Lise Meitner, una vita da Premio Nobel

Lise Meitner, una vita da Premio Nobel

Non avrebbe meritato un Nobel, ma forse addirittura due Lise Meitner, fisica tedesca mai onorata del prestigioso riconoscimento in vita nonostante le sue straordinarie ricerche nel campo della fisica nucleare e il suo grande sforzo per un uso pacifico dell’energia nucleare che la portò a rifiutare l’arruolamento nel Progetto Manhattan. Di lei parla approfonditamente Andreas Massacra nel suo nuovo “ritratto”.

Il “Ritratto” della settimana lo dedichiamo alla fisica Lise Meitner, autentica protagonista della fisica del Novecento cui fu negato il Nobel ma che nondimeno è annoverata tra le menti più brillanti del XX secolo e la scoperta cui contribuì in maniera fondamentale, ebbe effetti geopolitici rilevantissimi che determinarono lo scacchiere mondiale e la distribuzione del potere.

Elise Meitner nacque a Vienna il 7 novembre del 1878 al 27 di Kaiser Josefstrasse nel quartiere Leopoldstadt. Terza di otto figli dell’avvocato Philipp Meitner e della musicista di talento Hedwig Meitner, la famiglia era ebraica, ma il padre, celebre scacchista di fama internazionale ha voluto per i suoi figli un’educazione del tutto laica. Fin da piccola la Meitner era attratta dalla matematica, tenendone un libro sotto il cuscino. Il suo rendimento era eccellente ma non poté frequentare, per via delle leggi dell’Impero, le scuole superiori propedeutiche all’Università.

Così nel 1899 si diplomò alle scuole magistrali per insegnare francese, pur non nutrendo particolare interesse per le lingue. Infatti fino a quella data, nei territori della monarchia duale era precluso alle donne l’accesso all’università. Quando la legge venne abolita, la Meitner recuperò 8 anni in due, diplomandosi presso l’Akademisches Gymnasium di Vienna con l’aiuto del precettore privato  Arthur Szarvasy. Sua compagna di diploma fu Henriette Boltzmann, la figlia del fisico Ludwig Boltzmann. Iscrittasi all’Università di Vienna nel 1901, nella facoltà di fisica, seguì i corsi di Boltzmann che la influenzò nella sua concezione della fisica, come sfida continua di ricerca della verità ultima, ammesso che una cosa del genere ci potesse essere. Nel 1905, diede la sua tesi proprio supervisionata da Boltzmann intitolata “Esame della formula di Maxwell” e l’anno seguente conseguì il dottorato con la tesi “Conduzione termica nei corpi non omogenei”.

Durante gli anni di studio si avvicinò agli studi sulla radioattività e sulla nascente fisica nucleare, tanto che nel 1907 pubblicò i suoi studi sulla proporzionalità della dispersione nei fasci di particelle alfa con il crescere della massa atomica degli atomi di metallo, sul Giornale di Fisica. Era la pupilla di Stefan Meyer che aveva sostituito Boltzmann, suicidatosi tragicamente nel 1906. Nel 1907 si trasferì, grazie al sostegno dei genitori e di qualche soldo messo da parte insegnando in una scuola per ragazze, alla Friedrich-Wilhelm-Universitat di Berlino per seguire le lezioni di Max Planck. Il grande fisico era sempre stato ostile all’ingresso delle donne in università ma rimase colpito dalla giovane Lise, presentata da Meyer, tanto da invitarla più volte a casa sua (divenne amica delle figlie di Planck con cui condivideva la passione per il pianoforte).

A Berlino incontrò il coetaneo chimico Otto Hahn, che aveva studiato la radioattività in Gran Bretagna e Canada. Il capo dell’istituto di chimica, Emil Fischer, mise a disposizione di Hahn un’ex officina di falegnameria nel seminterrato da utilizzare come laboratorio. Sia Meitner che Hahn vivevano grazie ai fondi familiari, anche se Hahn aveva ottenuto nel 1907 la libera docenza. La vita della Meitner fu difficile fino al 1909, perchè le donne non erano ammesse in Prussia all’università, per cui la giovane fisica fu costretta ad usare ingressi secondari, bagni di una tavola calda lì vicino e a non poter accedere ad un altro piccolo laboratorio di Hahn all’ateneo. Dal 1912 ebbe il suo laboratorio privato nel nuovo Kaiser-Wilhelm-Institut di Berlino e malgrado la ristrettezza di mezzi furono anni straordinariamente proficui: pubblicò con Hahn tre articoli nel 1908, altri sei nel 1909 sull’assorbimento dei raggi beta dei vari elementi chimici; trovarono diversi isotopi dell’attinio; e scoprirono il cosiddetto “rinculo radioattivo”, in cui un nucleo figlio è violentemente espulso dalla sua matrice mentre si ritrae al momento del decadimento.

La Meitner all’inizio del 1914 ricevette una buona offerta economica dall’Università di Praga, ma Planck si mise di traverso per non perdere la sua brillante ricercatrice, raddoppiandole lo stipendio a 3000 marchi (un record per quel tempo per una donna). 

Allo scoppio della Grande Guerra venne richiamata in Patria come tecnica di radiologia presso l’ospedale cittadino di Lichterfelde. Intanto continuava a sviluppare teorie e a studiarne di nuove, sempre in contatto con Hahn, medico militare, che si spostava sia sul fronte orientale che su quello italiano: i due avevano studiato il decadimento dell’uranio e soprattutto un metodo di elaborazione dell’estrazione del tantalio dall’uraninite. Tornati entrambi a Berlino nel 1916, pur con tutte le difficoltà di reperire i materiali necessari, i due, grazie ai contatti di Lise, riuscirono a isolare il primo isotopo stabile del protoattinio, pubblicando la scoperta nell’articolo del 1 giugno 1918: Die Muttersubstanz des Actiniums, Ein Neues Radioaktives Element von Langer Lebensdauer. Giunsero per lei i primi riconoscimenti professionali: l’Accademia delle Scienze di Berlino la premia con la medaglia Leibniz e lo stesso anno diventa direttrice della sezione di fisica di radiazioni dell’istituto. Nel 1920 ottenne la libera docenza, avendo all’attivo più di 40 pubblicazioni scientifiche e nel 1926 fu la prima donna in Germania ad ottenere una cattedra come Professore Straordinario in fisica nucleare sperimentale. In quegli anni anticipa di fatto la scoperta dell’effetto Auger (in base al quale gli elettroni passano da un’orbita all’altra nella “nube” che formano attorno al nucleo di un atomo senza emettere radiazioni). Negli stessi anni, sempre con Hahn, studiò approfonditamente i decadimenti beta e gamma, creò elementi sempre più pesanti e ottenne dieci candidature per il Nobel.

Si abbatté sulla scienza tedesca, nel 1933, la scure nazionalsocialista che privò di fatto la ricerca teutonica, in molti ambiti, delle sue menti migliori. Così accadde anche con la Meitner. Con la legge del 7 aprile del 1933, gli ebrei vennero esonerati da ogni servizio civile e lei fu costretta a rinunciare ai suoi incarichi in università. Rimase tuttavia stipendiata dall’istituto sia per la sua fama, sia per la sua cittadinanza austriaca e conversione al protestantesimo luterano del 1908, sia perchè il Kaiser Wilhelm era una partnership tra governo e industria. Restò a Berlino malgrado l’insistenza del nipote Otto Frisch che lavorava con Niels Bohr a Copenaghen dove ci sarebbe stato un posto per lei; e di Einstein che più volte la invitò negli USA. Nel 1934 al duo Meitner-Hahn si aggiunse anche Fritz Strassman.

Erano gli anni della grande fisica anche in Italia e proprio sulla scia delle ricerche di Enrico Fermi sulla produzione dei cosiddetti elementi transuranici, più pesanti dell’uranio, bombardando un atomo di uranio con neutroni, i tre iniziarono una serie di esperimenti nucleari bombardando nuclei pesanti. Il tempo scorreva inesorabile e venne l’Annessione e la Meitner fu costretta ad una rocambolesca fuga, organizzata dai fisici olandesi Fokker e Coster su sollecitazione di Bohr. Hahn l’accompagnò alla stazione dandole l’anello di diamanti della madre, per corrompere la polizia nel caso fosse stata fermata alla frontiera. il 26 luglio del 1938 era a Copenhagen e sempre grazie a Bohr, trovò un posto da ricercatrice all’istituto Nobel di Stoccolma, spostandosi lì a settembre di quell’anno.

Alla fine del 1938, il 19 dicembre, Hahn scrisse a Meitner perché non riusciva a capacitarsi di un suo esperimento: dopo aver bombardato con neutroni lenti atomi di uranio, notavano che erano presenti nuclei di bario. Un risultato del tutto inaspettato (in realtà nel 1934 la scienziata tedesca Ida Noddack aveva teorizzato che il risultato del bombardamento dell’uranio con neutroni fosse invece la scissione del nucleo atomico in elementi più leggeri, ma nessuno aveva poi sviluppato quell’idea), perché appesantendo l’uranio non poteva darsi del bario.

La Meitner, in Svezia con il nipote Otto Frisch, risolse a livello teorico la matassa, durante una passeggiata per i boschi innevati: se si colpiva il nucleo di un atomo di uranio con neutroni, questo si divideva in nuclei di atomi più leggeri, rilasciando una grande quantità di energia. E infatti la differenza tra la somma della massa dei nuclei di bario e l’uranio (circa un quinto della massa di un protone), venne da lei calcolata pressoché manualmente usando la famosa formula einsteiniana  E  = mc ² , essendo il risultato atteso, ossia l’energia acquisita dai nuclei di bario di 200Mev, corrispondente al risultato della conversione della loro massa in energia. Frisch, tornato subito a Copenhagen informò subito Bohr che capì immantinente l’importanza di quella intuizione teorica. Meitner firmò con il nipote l’articolo per Nature dell’ 11 febbraio “Disintegrazione dell’uranio per via dei neutroni: un nuovo tipo di reazione nucleare” , mentre il 18 uscì l’articolo sperimentale di Frisch di conferma : “Prove fisiche per la divisione dei nuclei pesanti sotto il bombardamento di neutroni”. Il 6 gennaio era nel frattempo stato pubblicato l’esperimento di Hahn e Strassmann sulla rivista Die Naturwissenschaften. Il processo venne chiamato “fissione” da Frisch, che si ispirò alla biologia, su segnalazione del biologo William Arnold.

Tralasciando le vicende belliche, il 15 novembre 1945, l’Accademia reale svedese delle scienze annunciò che Hahn era stato insignito del Premio Nobel del 1944 per la chimica per “la sua scoperta della fissione di nuclei atomici pesanti”. Hahn durante la cerimonia non ringraziò mai la sua collega, eppure il contributo della Meitner fu fondamentale per capire i risultati di quell’esperimento. Pregiudizio sessista, scarsa interdisciplinarietà della commissione, rivalità tra “sperimentali” e “teorici” le preclusero la massima onorificenza scientifica. I due comunque continuarono ad essere amici in un rapporto di stima reciproca, quantunque Lise rimproverasse ad Otto non il Nobel ma la sua collaborazione al progetto atomico nazista. Secondo l’archivio del Premio Nobel, è stata nominata 19 volte per il Premio Nobel per la Chimica tra il 1924 e il 1948 e 29 volte per il Premio Nobel per la Fisica tra il 1937 e il 1965, non vincendolo mai.

Pacifista convinta (si dispiacque quando, nel 1946, in USA la accolsero come madre della bomba atomica) respinse tutte le proposte fattele per collaborare al Progetto Manhattan da Frisch, continuando a svolgere esperimenti di piccolo calibro data la ristrettezza dei fondi, fino al 1947 quando si trasferì come professoressa e ricercatrice all’Istituto Reale di Tecnologia di Stoccolma, contribuendo alla progettazione del primo reattore civile in Svezia del 1947.

Andò in pensione nel 1960, continuando a tenere conferenze in Gran Bretagna, Svezia e USA. Nel 1955 fu eletta membro straniero della Royal Society e nel 1960 membro onorario straniero dell’Accademia americana delle arti e delle scienze. Nel settembre 1966 la Commissione per l’energia atomica degli Stati Uniti assegnò congiuntamente il Premio Enrico Fermi a Hahn, Strassmann e Meitner per la loro scoperta della fissione. La cerimonia si tenne all’Hofburg di Vienna ed era la prima volta che veniva assegnato ad una donna, ma la Meitner non poté parteciparvi perché troppo malata: nel 1964 aveva avuto un grave attacco di cuore e soffriva di arteriosclerosi. L’anno successivo si ruppe l’anca e fu colpita da ictus. Si spense a Cambridge, dove viveva con il resto della sua famiglia il 27 ottobre 1968, tre mesi dopo l’amico di una vita Otto Hahn.

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