Lise Meitner, la scienziata che spiegò la fissione nucleare e la sua lettera sui tedeschi e il nazismo
di Francesco Cappellani
La vita di Lise Meitner, straordinaria ed indomita scienziata, riflette una immagine del costume e della mentalità della prima metà del ‘900 dove una donna per seguire il suo amore per la fisica e la ricerca dovette superare una serie implacabile di divieti, restrizioni, ingiustizie, come la mancata assegnazione del premio Nobel, e pregiudizi, in più, essendo ebrea, negli anni della sua massima attività scientifica, fu costretta a fuggire dalla sua Germania per sottrarsi al folle e spietato antisemitismo nazista.
Elisa (Lise) Meitner nasce a Vienna il 7 novembre 1878 da una famiglia ebrea dell’alta borghesia, terza di otto figli. A 14 anni per le disposizioni allora esistenti deve interrompere gli studi in quanto alle donne non è permesso di accedere alle scuole superiori e tantomeno all’università. Segue un corso triennale per insegnare il francese nelle scuole e si diploma nel 1899. In quell’anno viene approvata finalmente la legge che consente anche alle donne l’accesso all’Università, Lise in due anni consegue la maturità e può iscriversi nell’ottobre del 1901, superate le prove d’ammissione, all’ateneo di Vienna. Sceglie di seguire il corso di fisica, da sempre la sua materia prediletta.
Ha la fortuna di avere come insegnante per materie fondamentali quali termodinamica ed elettromagnetismo il famoso fisico-matematico Ludwig Boltzmann, che le trasmette la passione e l’entusiasmo per la ricerca. Il tragico suicidio a Duino dello scienziato nel 1906 la sconvolge ma la impegna maggiormente negli studi; nello stesso anno si laurea col massimo dei voti ed inizia a lavorare sulla radioattività, in quegli anni un campo nuovo ed affascinante di indagine, pubblicando già nel 1907 un articolo su Physikalische Zeitschrift. Sempre supportata economicamente dal padre, si trasferisce a Berlino alla Kaiser Friedrich Wilhelm Universität per seguire le lezioni di Max Planck, il padre della fisica quantistica che riceverà nel 1918 il premio Nobel, e lavorare in quella sede. Collabora con Otto Hahn, di un anno più giovane, un ottimo chimico che aveva studiato in Gran Bretagna da Rutherford, premio Nobel per la chimica nel 1908; con Otto stabilisce un intenso anche se talora fortemente polemico rapporto di amicizia che durerà per tutta la vita. Lise non ha una posizione ufficiale nell’Istituto per cui non percepisce stipendio e si deve accontentare di una stanza-ripostiglio per sistemare la sua strumentazione di ricerca.
Nel 1912 Max Planck nomina Lise sua assistente, viene assunta al Kaiser Wilhelm Institut nella sezione di Fisica Teorica ed arriva così, a 34 anni, a diventare economicamente indipendente. Scoppia la prima guerra mondiale e Lise va nelle retrovie del fronte lavorando come tecnico radiografico. Rientra alla fine del conflitto in Università e si impegna attivamente soprattutto nello studio degli isotopi (atomi aventi lo stesso numero di protoni, cioè numero atomico, ma diverso numero di neutroni) radioattivi pubblicando numerosi lavori. E’ in contatto con tutti i più titolati fisici del suo tempo, nel 1926 è nominata Außerordentlicher Professor (Professore Straordinario), la prima donna ad ottenere questo titolo in Germania. La sua lettura inaugurale su radioattività e fisica cosmica fu erroneamente riportata come relativa alla “fisica cosmetica”, la qual cosa la divertì ma dimostrava ancora una volta come per una donna fosse sempre difficile inserirsi tra i “veri scienziati”.
In Germania la scalata del partito nazionalsocialista di Hitler al potere culmina il 30 gennaio 1933 con la nomina del Führer a Cancelliere del Reich. Il 7 aprile 1933 il regime nazista vara la riforma relativa ai funzionari pubblici di carriera che obbliga tutti quelli che non sono ariani a dare le dimissioni e al pensionamento anticipato. In seguito queste disposizioni saranno estese agli avvocati ed ai medici ebrei, che verranno esclusi dai tribunali e dagli ospedali pubblici. Lise non aveva mai nascosto la sua origine, ma essendo austriaca e non tedesca pensava di potere restare all’Università; il 6 settembre deve però rassegnare le dimissioni da professore anche se, difesa vigorosamente da Planck, riesce ancora a percepire lo stipendio e proseguire le sue ricerche, fiduciosa che la situazione possa migliorare. Otto Frisch, nipote di Lise, viene invece dimissionato dall’Università di Amburgo e, per potere continuare il suo lavoro, costretto a trasferirsi all’estero dove troverà una sistemazione al Birkbeck College a Londra e poi, dal 1934 al 1939 al Niels Bohr Institute a Copenhagen.
Nel 1934, a seguito della scoperta della radioattività artificiale, cioè la possibilità di creare elementi radioattivi bombardando elementi stabili con particelle nucleari, da parte dei coniugi Joliot-Curie a Parigi usando particelle cariche (raggi alfa), Enrico Fermi a Roma intuisce che i neutroni (particelle costitutive del nucleo atomico insieme ai protoni), scoperti due anni prima da Chadwick, essendo, a differenza delle particelle alfa, privi di carica, avrebbero superato indenni il campo elettrico Coulombiano del nucleo bersaglio; riducendo poi l’energia dei neutroni rallentandoli mediante spessori di acqua o paraffina, si aumentava a dismisura la probabilità di formare nuovi elementi radioattivi. Fermi e il suo gruppo irradiano parecchie decine di elementi creando una quarantina di radionuclidi. Tale risultato sarà fondamentale per la successiva scoperta della fissione nucleare e per la creazione dei tanti radioisotopi oggi largamente usati in medicina ed in metallurgia. Irraggiano anche l’uranio, elemento di numero atomico 92 (numero di protoni nel nucleo), e pensano, senza troppa convinzione, di avere scoperto due nuovi elementi più pesanti dell’uranio con numero atomico 93 e 94.
Il direttore dell’Istituto di Fisica di Roma, Orso Mario Corbino, senza informare Fermi, annuncia con grande entusiasmo nel 1934 all’Accademia dei Lincei la scoperta dei due elementi transuranici; la notizia, subito diffusa dalla stampa italiana ed estera, infastidisce Fermi che aveva sospetti sulla fondatezza della interpretazione delle misure e non voleva dare nomi ai due presunti nuovi elementi. Corbino invece ci crede e, intenibile, conclude enfaticamente così un’altra sua conferenza: “La scienza italiana non aveva finora avuto la ventura di contribuire alle scoperte di nuovi elementi chimici fatte nei vari paesi del mondo. Oggi interviene, con la creazione di due elementi nuovi, che non esistevano sulla terra; e saluta l’evento nell’anno dell’impero apponendo ad essi i vetusti nomi che simboleggiano il nome sacro d’Italia”. I nomi assegnati sono Ausonio ed Esperio. Forse, se pure in minime quantità, si erano prodotti effettivamente negli esperimenti di Fermi, ma in realtà la radioattività misurata era dovuta alla fissione dell’uranio che sarà scoperta quattro anni dopo a Berlino. I due transuranici saranno definitivamente prodotti e studiati nel 1940 a Berkeley (U.S.A.) e battezzati con i nomi di Nettunio e Plutonio.
La Meitner e Hahn, entusiasmati dal lavoro di Fermi, iniziano subito una serie di esperimenti per verificarne in laboratorio i risultati. A loro si associa un altro brillante chimico, Fritz Strassman; insieme tra il 1934 ed il 1938 producono un gran numero di elementi ottenuti da trasmutazioni e nel 1935 pensano anche loro di avere generato elementi transuranici. Da notare che la chimica tedesca Ida Noddack in un articolo sulla Zeitschrift fur Angewandte Chemie, del settembre del 1934, aveva scritto che “quando nuclei pesanti sono bombardati da neutroni, è ragionevole pensare che il nucleo si rompa in parecchi frammenti che saranno isotopi di elementi noti e non sono prossimi all’elemento irraggiato”. Stranamente questo articolo che anticipava la spiegazione della fissione nucleare non fu preso in considerazione né da Fermi né dal gruppo di Berlino. Fermi dirà anni dopo che era stato il più grande errore della sua vita.
Con l’unificazione (Anschluss) dell’Austria alla Germania il 12 marzo 1938, Lise perde la cittadinanza austriaca e la sua situazione come ebrea diventa disperata, Hahn non può difenderla e lei capisce che deve assolutamente fuggire. In luglio, grazie all’aiuto di un fisico olandese, Dirk Coster, che l’accompagna, riesce miracolosamente a passare il confine per l’Olanda senza avere il permesso di lasciare la Germania, transitando come Frau Professor Coster. Lascia tutti i suoi averi a Berlino (dirà che aveva solo 10 marchi con sé ed un anello di valore regalatole da Hahn col quale eventualmente corrompere le guardie di frontiera), e, dopo una sosta a Copenhagen dove incontra il nipote Frisch, si sposta a Stoccolma accolta dal premio Nobel Manne Siegbahn nel suo Istituto. Resta in stretto contatto col grande Niels Bohr ed i suoi colleghi tedeschi in quanto Siegbahn non è interessato ai suoi studi e la lascia praticamente sola. Il 19 dicembre Hahn scrive a Lise dicendo che bombardando Uranio con neutroni aveva trovato, con assoluta certezza, tracce di Bario, un elemento molto più leggero dell’Uranio. Hahn e Srassmann non attendono una risposta dalla Meitner perché comunque sarebbe stato politicamente impossibile pubblicare un testo insieme ad una persona fuggita dalla Germania, ed il 22 dicembre inviano alla rivista Die Naturwissenschaften i loro risultati che dimostrano in modo incontrovertibile che l’Uranio bombardato con neutroni non si tramuta in un elemento transuranico ma si scinde in frammenti costituiti da elementi più leggeri. L’articolo esce il 6 gennaio 1939: è la scoperta sperimentale della fissione nucleare. Hahn scrive a Lise prima di Natale raccontandole i suoi risultati senza riuscire a darne una spiegazione, al momento Lise resta incerta ma poi, insieme al suo nipote Frisch che la raggiunge a Natale in Svezia, ragionano sulle ragioni fisiche del fenomeno, e circa un mese dopo, il 10 febbraio 1939, pubblicano una lettera di una pagina e mezza su Nature dal titolo “Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction” dove vengono poste le basi teoriche per spiegare la fissione nucleare, termine coniato da Frisch ed universalmente accettato. Frisch raccontando la genesi del loro articolo, ricorda che a Natale del 1939 era andato a trovare la zia in Svezia in un piccolo hotel vicino a Göteborg: la sorprende mentre medita sulla lettera di Hahn. Passeggiano insieme sulla neve, lei a piedi, lui con gli sci e, nel racconto di Frisch “gradualmente prese forma l’idea che il nucleo non si rompesse o scoppiasse ma piuttosto avveniva un processo che poteva essere spiegato da un’idea ipotizzata da Bohr, cioè che il nucleo poteva comportarsi come una goccia d’acqua, allungandosi fino a dividersi” (1). Si siedono su un tronco d’albero ed iniziano a scrivere formule ed eseguire calcoli su ritagli di carta. Realizzano che la carica di un nucleo di uranio è sufficientemente grande da superare quasi completamente l’effetto della tensione superficiale; quindi il nucleo di uranio può davvero assomigliare a una goccia instabile molto traballante, pronta a dividersi alla minima provocazione, come l’impatto di un singolo neutrone. Il nucleo bersaglio, ad esempio l’uranio 235, costituito da 92 protoni e da 143 neutroni, anziché inglobare il neutrone che lo ha colpito, collassa in due elementi di circa metà massa ciascuno rispetto all’uranio liberando, come dimostrato nel marzo del 1939 da Frédéric Joliot, anche uno o più neutroni. Calcolando i diversi parametri fisici coinvolti in questa scissione, poiché l’insieme dei due frammenti ha una massa inferiore a quella del nucleo di Uranio da cui provengono, Lise valuta questo difetto di massa tramutandolo in energia con la formula di Einstein, ottenendo un valore di circa 200 Mev (milioni di elettronvolt) liberati per ogni nucleo fissionato.
Proprio dai calcoli della Meitner, che evidenziano non solo un’immensa produzione di energia ma anche la possibilità che l’emissione di neutroni riscontrata nei prodotti di fissione, innesti una reazione a catena in grado di autosostenersi, si svilupperanno qualche anno dopo le applicazioni della fissione nucleare sia in campo bellico (bombe atomiche) che pacifico (produzione di energia con reattori nucleari).
Appena dopo la fine della guerra, il 27 giugno 1945, la Meitner scrive questa mirabile lettera a Hahn molto critica nei suoi confronti per non avere fatto nulla per protestare contro i crimini del regime nazista. La lettera, conservata presso il Churcill College Archive Centre di Cambridge (Meitner collection), fu affidata da Lise ad un ufficiale americano che si trovava in Svezia, ma non fu mai consegnata. Lo scritto è interessante anche sul piano umano perché da un lato conferma stima ed amicizia per Hahn e non accenna a vendette, dall’altro dice con forza ai tedeschi di rendersi conto del loro atteggiamento passivo e quindi complice davanti alle atrocità patite dagli ebrei sotto la tirannide hitleriana, e di chiedere perdono. “Caro Otto, questa lettera la darò a un americano, arriverà tra poco e quindi devo scriverti in fretta, anche se avrei tantissime cose nel cuore da dirti. Ti prego di leggerla, per favore, con la certezza della mia amicizia più profonda. In questi mesi ho pensato di scriverti molte lettere, perché mi era chiaro che anche persone come te e Laue non abbiano veramente compreso la situazione. E questa è proprio la disgrazia della Germania, che tutti voi abbiate perso il senso della giustizia e della moralità. // Avete tutti lavorato per la Germania nazista. E non avete nemmeno tentato la resistenza passiva. Certo, per tranquillizzare la coscienza, quando capitava, avete aiutato qualche persona in pericolo qua e là, ma milioni di esseri umani innocenti sono stati assassinati, e non ci sono state proteste. Ti devo scrivere tutto questo, in quanto da questo dipende molto per voi e per la Germania, che vi rendiate cioè conto che cosa avete permesso che accadesse.
Qui nella Svezia neutrale, molto prima della fine della guerra, si discuteva di cosa si sarebbe dovuto fare con gli intellettuali tedeschi dopo la fine della guerra. Che cosa penseranno gli americani e gli inglesi? Io e molti altri siamo dell’idea che ci sarebbe una strada per voi: ammettere apertamente che siete consapevoli che con la vostra passività siete diventati corresponsabili per ciò che è successo in Germania, e che sentite la necessità di fare ammenda, per quanto possibile, per ciò che è stato fatto. Ma molti pensano che sia troppo tardi. Dicono che abbiate tradito innanzitutto i vostri amici, poi i vostri uomini e i vostri figli lasciandoli mettere in gioco la loro vita in una guerra criminale, e infine abbiate tradito la Germania stessa perché, quando la guerra era già senza speranza, non avete mai protestato contro l’insensata distruzione della Germania. Tutto ciò sembra spietato ma tuttavia credo che il motivo per cui ti scrivo queste cose sia la vera amicizia. Che il resto del mondo compatisca la Germania non potete proprio aspettarvelo. Negli ultimi giorni si era sentito parlare di cose incredibilmente raccapriccianti nei campi di concentramento; supera tutto ciò che si temeva in precedenza. Quando ho sentito alla radio inglese un rapporto molto dettagliato degli inglesi e degli americani su Belsen e Buchenwald, ho pianto disperatamente e sono rimasta sveglia tutta la notte. E se avessi visto quegli uomini, sopravvissuti dai lager che sono arrivati qui. Forse ti ricorderai che io, quando ero ancora in Germania, ti dicevo spesso: finché saremo solo noi a passare le notti insonni e voi continuerete a dormire tranquilli, fino a che succede questo le cose non potranno migliorare in Germania. Ma voi non avete avuto notti insonni, non avete voluto vedere, era troppo scomodo. Potrei portarti molti esempi, grandi e piccoli. Ti prego di credere che tutto ciò che ti scrivo in questa lettera ha il solo scopo di aiutarvi. I miei saluti più affettuosi a tutti. Tua Lise”.
Malgrado durante la guerra fosse pressata da richieste di collaborazione dagli U.S.A. per la realizzazione della bomba atomica a Los Alamos, la Meitner, pacifista convinta, rifiutò e rimase in Svezia. Nel dopoguerra si recò in America per un breve periodo come visiting professor alla Università Cattolica di Washington, tenendo anche conferenze in parecchie università americane (Princeton, Harvard, Columbia) ed incontrando i più noti fisici di allora tra cui Einstein, per poi tornare in Svezia come Professore all’Istituto Reale di Tecnologia e rimanervi fino alla fine dei suoi anni di insegnamento. Il 15 novembre 1945 la Royal Swedish Academy of Science assegna a Otto Hahn il premio Nobel per la chimica relativo al 1944 per la scoperta della fissione nucleare. La Meitner non viene menzionata da Hahn durante la premiazione. Sarà in seguito proposta tre volte per il Nobel senza successo. Riceverà oltre 20 onorificenze molto prestigiose tra cui la medaglia Max Planck della German Physical Society nel 1949 e nel 1966 il premio Enrico Fermi e sarà ricordata in eterno sulla tavola periodica degli elementi in quanto nel 1994 una commissione internazionale stabilisce che l’elemento 109, creato artificialmente in Germania, verrà chiamato “Meitnerium”. Non torna più in Germania se non per brevi visite ad Hahn ed agli altri colleghi; terminata la carriera scientifica in Svezia, nel 1960 si ritira a Cambridge presso alcuni parenti, dove manca nel sonno il 27 ottobre 1968 all’età di 89 anni. Tre mesi prima, il 28 luglio, era morto Otto Hahn, a 88 anni. Se ne vanno così insieme due grandi scienziati che insieme avevano scoperto e spiegato uno dei più straordinari fenomeni della fisica nucleare.
Lise fu sepolta per sua volontà nel villaggio di Bramley nell’Hampshire; sulla sua lapide il nipote Frisch fece incidere questa frase: “Lise Meitner: a physicist who never lost her humanity”.
fonte mosaico-cern.it
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