Bu yazımızda Lise Meitner’ın hayatını ve çalışmalarını inceliyoruz.
Nükleer fisyon, ilgi çekici ve sıkça konuşulan bilimsel bir olgu. Bu yazıda konuğumuz Lise Meitner’ın nükleer fisyonun keşfindeki rolünü, atom bombasına giden süreçteki katkılarını ve atom bombası karşısındaki duruşunu inceleyeceğiz.
Konu atom enerjisi, atom bombası, nükleer fisyon ve radyoaktivite olunca sadece bilim değil, savaştan beyaz perdeye kadar birçok alanda konuşma fırsatı buluyoruz. II. Dünya savaşında Nagazaki ve Hiroşima’ya atılan atom bombaları, 2023 yılında vizyona girmiş Oppenheimer filmi bu örneklerin en somut hali. Atom enerjisi ve nükleer fisyon çoğu zaman korkuyla anılsa da kimileri için bilimin en ihtişamlı konularından biri olmaya devam ediyor.
Lise Meitner’ın Hayatı
Radyoaktivite çalışmalarının ilk öncüllerinden biri olarak bilinen Lise Meitner 7 Kasım 1878’de Viyana’da doğmuştur. Çalışmalarının çoğunu Berlin’de yapmış, burada hayatının üçte birini geçirmiştir. Avusturya Naziler tarafından işgal edilince İsveç’e sığınmış, hatta buradan vatandaşlık da almıştır. 81 yaşında emekliye ayrıldıktan sonra vefat edene kadar Cambridge’de yaşamıştır.
Babası, Dr. Philipp Meitner avukat ve bir satranç oyuncusudur. Yahudi kökenli olan baba Meitner özgür düşünceli biridir ve çocuklarını inanç temelli baskıdan uzak tutmuştur. 8 çocuklu bir ailede yetişen Lise Meitner’ın doğaya karşı merakı onu fizikçi yapmaya götürmüştür.
Otto Hahn ve Lise Meitner Laboratuvarda, 1912
Kaynak:JWA
Almanya’da yaşadığı dönemde Naziler ülkede yüksele geçmiş, antisemitizm yasaları devreye girmiştir. Adolf Hitler’in 1933 yılında Almanya’da iktidara gelmesiyle birlikte Yahudi bilim insanları araştırma kurumları ve üniversitelerden uzaklaştırılmıştır. Yahudi kökenli olmasına rağmen Avusturya vatandaşı olması Lise Meitner’in Kaiser Wilhelm Enstitüsü’nde çalışmaya devam etmesini sağladı ancak 1938’de Avusturya’nın Almanya tarafından işgal edilmesiyle kendisi de “ırk yasalarına” tabi hale geldi ve işini kaybetme tehlikesiyle karşı karşıya kaldı. Çevresindeki bilim insanlarının ve fizikçi Peter Debye’nin yardımıyla Hollanda üzerinden İsveç’e sığınmayı başardı.
1946’da Washington D.C.’deki Katolik Üniversitesi’nde yarım yıl misafir profesör olarak bulundu ve Amerikan basını tarafından ‘Yılın Kadını’ seçildi. 1947’de Nobel Enstitüsü’nden emekli oldu ve İsveç Atom Enerjisi Komitesi’nden, Kraliyet Teknoloji Enstitüsü’nde kendisi için küçük bir laboratuvar kurma teklifini kabul etti.
Meitner hayatı boyunca Max Planck, Albert Einstein, Walther Nernst, Gustav Hertz ve Erwin Schrödinger gibi bilim insanlarıyla fikir alışverişlerinde bulunurdu. Max Planck ve Niels Bohr, James Franck ve Max von Laue gibi büyük fizikçilerle yakın arkadaşlıklar kurdu.
Lise Meitner’ın Çalışmaları
Üniversite günlerinde, nadir kadın öğrencilerden biriydi. Diğer öğrencilerden baskı görmesine rağmen öğretmenleri onu hep destekledi. Özellikle Ludwig Boltzmann’dan övgüyle bahseden Lise Meitner muhtemelen fiziği nihai gerçek için bir mücadele olarak görme vizyonunu ondan kazanmıştı. Fiziğe olan tutkusu hayatının büyük bir bölümünde sürmeye devam edecekti. 1905’te Viyana’da Doctor Philosophiae (PhD) unvanını aldığında, Viyana’da fizik doktorası olan ikinci kadın oldu.
Homojen Olmayan Cisimlerde Isı İletimi (“Wärmeleitung in inhomogenen Körpern” Alm.) adlı tez çalışması, Maxwell’in bir formülünü test amacıyla “cıva merhemleri üzerine yapılan ölçümlere”, Franz Exner ve Hans Benndorf’un gözetiminde yapılan çalışmalara dayanıyordu.
Homojen Olmayan Cisimlerde Isı İletimi Tezi
Kaynak: Christies
Optik yansıma konusundaki çözümü, onu teorik fizik alanında kariyer yapmaya yöneltti. Bu yol Meitner’i Berlin’e götürecekti. Orada Planck’ın öğrencisi olmayı hedefliyordu. Berlin’e gitmeden önce radyoaktivite ile ilk temasını Stefan Meyer’le gerçekleştirmişti.
1905 yılında alfa ışınlarının maddeden geçerken sapmaya uğrayıp uğramadığı henüz bilinen bir şey değildi. Lise Meitner, bir miktar sapmanın gerçekleştiği ilk deneylerden birini tasarladı ve uyguladı. Bu deneyler radyoaktif ışınların doğası hakkında yeni bilgiler sağlaması açısından önemliydi.
Lise Metiner, Protaktinyumun Keşfinde Önemli Bir Rol Oynadı
Kaynak: EPA
Meitner’in ünlü Alman kimyager Otto Hahn’la işbirliği bu yıllarda başladı ve ikili uzun yıllar çalışmalarına hız kesmeden devam etti. Birlikte beta ışınlarının enerjilerinin üstel bir soğurma yasasına uyduğunu öne sürdüler. Daha sonra bu ışınların tek bir enerji grubundan değil, daha karmaşık bir yapıdan oluştuğunu keşfettiler. Elektronların manyetik sapmalarını incelerken beta ışınlarının davranışını açıklamak için deneysel metotlar geliştirdiler.
Kaynak: IAEA
Otto Hahn’ın Laboratuvar Masasının Bir Kopyası
Lise Meitner, çekirdekten yayılan elektronları da analiz etti. Bazılarının radyoaktif çekirdekten, bazılarının ise kabuktan yayıldığını gösterdi. Gama ışınları radyoaktif dönüşümü başlatmıyordu, aksine onu takip ediyordu. Aynı zamanda C.T.R. Wilson’ın bulut odasını Berlin’e tanıtıp bu yöntemi düşük enerjili elektronları incelemek için kullandı. Bu çalışmalar nükleer fizik teorilerinin gelişmesi için önemli bulgulardı.
Kurt Philipp ile gama ışınlarından pozitron oluşumunu gözlemleyen ilk kişilerden biri oldu. Elektron-pozitron çiftlerinin oluşumunun, gama ışınlarının maddede zayıflatma sürecinde katkısı olduğunu fark etti. Yeni keşiflerde bulunurken nötronların keşfi ve radyoaktiviteyle ilgili gelişmelere de hızla ayak uydurdu. Uranyum fisyonu sırasında transuranik elementlerin (neptünyum ve plütonyum) oluşum sürecini inceledi. Bu, ileride atom bombalarının geliştirilmesi için temel bilgiyi sağladı.
Kaynak: Ohher
Lise Meitner’ı Onurlandıran bir Posta Pulu
Kısaca Nükleer Fisyon
Fisyon bir çekirdek tepkimesidir ve kısaca büyük atom çekirdeklerinin daha küçük parçalara ayrılmasıdır. En yaygın türünde, bir nötronla çarpıştırılan bir ağır atom çekirdeği bölünerek daha hafif ve farklı atom çekirdeklerine dönüşür. Bu dönüşüm esnasında aynı zamanda büyük miktarda enerji de açığa çıkar.
Kaynak: MIT
Nükleer Fisyonun Keşfi
Bu keşif atom enerjisi ve atom bombasının temelini oluşturmuştur. Lise Meitner, Otto Hahn ile birlikte uranyum çekirdeklerinin nötronla bombardımanı sonucunda baryum izotoplarının oluştuğunu keşfettiler. İkili bu keşfe giderken, Enrico Fermi’nin uranyum gibi ağır elementlerin nötronlarla bombardımanı sonucu transuranik elementlerin (uranyumdan daha ağır elementler) oluşabileceğini gösteren deneylerini takip ettiler. Otto Frisch “nükleer fisyon” terimini tanımladı ve bu sürecin Einstein’ın kütle-enerji denklemine uygun olarak büyük miktarda enerji açığa çıkardığını ortaya koydu. (E=mc2)
Meitner ve Hahn, radyoaktif elementlerin kimyasal özelliklerini de incelediler. Kimyager Fritz Strassmann’ın da katılımıyla bozunma ürünlerinin baryum gibi daha hafif elementlere ait olduğunu keşfettiler.
Lise Meitner, İsveç’teki Nobel Fizik Enstitüsü’nde bir araştırma grubu kurarak siklotron (parçacık hızlandırıcı) ile üretilen radyoaktif izotopların özelliklerini tanımladı. Stockholm’de Kraliyet Mühendislik Bilimleri Akademisi’nin deneysel nükleer reaktör projelerinde görev aldı. Nükleer fizikte izotopların incelenmesine katkı sağladı ve aynı zamanda öğrencilere nükleer teknolojilerle ilgili eğitim verdi. Öğrencileriyle, Geiger-Müller sayacını radyoaktif ışınların ölçülmesinde test etti.
Uranyumun enerji potansiyelini inceleyen Lise Meitner, açığa çıkan enerji miktarının uranyumun kütlesi ile fisyon ürünlerinin toplam kültesi arasındaki farktan kaynaklandığını gösterdi. Bu, nükleer enerjinin de temeliydi. Meitner’ın çalışmaları, uranyum fisyonu sırasında transuranik elementlerin, özellikle neptünyum (239Np) ve plütonyum (239Pu) gibi maddelerin oluşum sürecini anlamaya zemin hazırladı. Uranyum çekirdeğinin “damla modeli” çerçevesinde iki parçaya ayrıldığını ve protonların karşılıklı etkileşiminin bu ayrılmayı tetiklediğini teorik olarak açıkladı. (“Damla Modeli”, Niehls Bohr’un atom çekirdeğinin özelliklerini açıklamak için oluşturduğu bir modeldir.)
Fisyon ürünleri üzerine çalışan Meitner, uranyum fisyonundan sonra ortaya çıkan radyoaktif ürünlerin bozunma eğrilerini inceleyerek bölünmeyle ortaya çıkan elementlerin kimliklerini belirlemeye çalıştı. Deneylerinde baryum, kripton ve diğer hafif elementlerin fisyon sırasında oluştuğunu gösterdi. (Neptünyum ve plütonyum daha sonra atom bombalarının yapımında kritik bir rol oynadı.) Wolfgang Pauli’nin önerdiği nötrino teorisini destekledi ve bu parçacığın varlığına dair kanıtların bulunması gerektiğini savundu. Fisyon ürünlerinin kütle dağılımındaki asimetrilerin, çekirdeğin kabuk yapılarıyla ilişkili olduğunu savundu.
Kaynak: Lindahall
Uranyum fisyonu üzerine çalışırken bunun pratik sonuçlarına karşı çıktı. Atom bombasında kullanılmasına karşı katı bir tutum sergiledi ve bunu onaylamadı. Bilimde etik onun için önemliydi, bu gelişmelerin barışçıl amaçlara hizmet etmesi tek gayesiydi ama bu istekten öteye geçmedi. Olan oldu…
Atom Bombasına Karşı Duruşu
Savaşın etkileri Japonya’yı derinden sarstı. ABD, Hiroşima ve Nagazaki’ye atom bombası fırlattı. Meitner bu durumdan derin bir şekilde etkilendi. Atom bombası, bilim camiasında uzun bir süre tartışma konusu oldu ve bilimde etik başlığı altında senelerce gündemden düşmedi.
ABD’de Manhattan Projesi yürütüldüğü sırada Robert Oppenheimer, Otto Frisch, Enrico Fermi gibi bilim insanları projede yer almalarına rağmen Lise Meitner katı bir şekilde bunun karşısında durdu. Savaş sırasında Avrupa’da olduğu için projeye fiziksel olarak katılma ihtimali düşük olsa da etik olarak bu tür bir çabayı desteklemediğini açıkça ifade etti. (“I will have nothing to do with a bomb!”)
Hayatının Son Yılları
Kadınların ve özellikle kadın bilim insanlarının toplumdaki yeri, onun süregelen bir kaygısıydı, bu konuda defalarca konuştu ve yazılar yazdı. 1960’ta Cambridge’den emekli olduktan sonra, Lise Meitner daha sakin bir yaşam sürmeye başladı. Sıkça seyahatler düzenledi, konferanslar yaptı, arkadaşları ile vakit geçirdi ancak artan işitme kaybı bu süreçleri giderek daha zor hale getirdi.
1963’te Viyana’ya giderek Urania Halk Eğitim Enstitüsü’nde “50 yıl fizik” konulu bir konuşma yaptı, bu konuşma daha sonra İngilizce olarak “Looking Back” (Geriye Bakmak) olarak basıldı. 1964’teki bir Amerika ziyareti sonrası kalp krizi geçirdi, bu olay bir bakım evinde kalmasına neden oldu, evine zayıf ve güçsüz bir şekilde döndü. Ancak gücü yavaşça tükeniyordu…
Son iki ayını Cambridge’deki bir bakım evinde geçirdi ve burada hiçbir şeye gücü yetmeyecek hale geldi. 27 Ekim 1968’de hayata veda etti ve yıllar önce en küçük kardeşinin gömüldüğü bir köy kilisesi avlusuna defnedildi.
Lise Meitner’ı Nasıl Biliriz
Lise Meitner, kendisini bilime adamış ideali fizik olan unutulmayacak bilim insanlarından birisidir. Nükleer fisyonun keşfi, radyoaktivitenin ilk araştırmaları, beta ışınlarının doğasının incelenmesi, çekirdekten gelen elektronların analizi, elektron-pozitron çiftlerini gözlemi, radyoaktif izotop çalışmaları gibi konularda disiplinli çalışmalar yürütmüş, deneysel yöntem ve inovasyonlarda bulunmuştur.
Yaşadığı dönem sebebiyle siyasi baskılardan cinsiyet ayrımına kadar birçok konuda başı ağrımasına rağmen güçlü durmuş, çalışmalarından hiçbir şekilde vazgeçmemiştir. Sert ve güler yüzlü biri olarak tanınmış, insanlara yardım etme konusunda asla geri durmamıştır. Etik değerlerden kadınların bilimdeki yeri konusundaki duyarlılığına kadar onu birçok kişisel özellikle tanımlamak mümkündür. Sanata olan tutkusu müziğe ilgisinden görülmektedir. Lise Meitner piyano çalıp klasik müzik konserlerine gider, Max Planck gibi fizikçilerle müzikli akşamlara katılırdı. Sadece bilimle kafa yormaz, çeşitli etkinliklere katılarak bolca vakit geçirirdi. Hayatının son günlerinde de kişisel duruşundan ödün vermedi. Sadece bilim insanı değil, iyi bir insan olarak da hatırlanacak her zaman.
Kaynaklar:
Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society, Vol. 16 (Nov., 1970), pp. 405-420
İstanbul Medeniyet Üniversitesi Bilim Tarihi öğrencisiyim. Başta astronomi olmak üzere botanik, iklim, yapay zeka ve felsefe konularına ilgim var.
