Отто Хан ( произносится [ˈɔtoː ˈhaːn] ; 8 марта 1879 – 28 июля 1968) был немецкимхимиком, который был пионером в областирадиоактивностиирадиохимии. Его называют отцомядерной химиии отцомядерного деления. Ган иЛиза Мейтнероткрыли изотопы радиоактивных элементоврадия,тория,протактинияиурана. Он также открыл явленияатомной отдачииядерной изомерии, а также стал пионеромдатирования по рубидию и стронцию. В 1938 году Ган, Мейтнер иФриц Штрассман открыли ядерное делениеНобелевской премии по химии1944 года. Ядерное деление стало основой дляядерных реакторовиядерного оружия.
Выпускник Марбургского университета , который присудил ему докторскую степень в 1901 году, Ган учился у сэра Уильяма Рамсея в Лондонском университетском колледже и в Университете Макгилла в Монреале у Эрнеста Резерфорда , где он открыл несколько новых радиоактивных изотопов. Он вернулся в Германию в 1906 году; Эмиль Фишер позволил ему использовать бывшую столярную мастерскую в подвале Химического института Берлинского университета в качестве лаборатории. Ган завершил свою хабилитацию в начале 1907 года и стал приват-доцентом . В 1912 году он стал главой отдела радиоактивности недавно основанного Института химии кайзера Вильгельма . Работая с австрийским физиком Лизой Мейтнер в здании, которое теперь носит их имена, он сделал ряд новаторских открытий, кульминацией которых стало выделение ею самого долгоживущего изотопа протактиния в 1918 году.
Во время Первой мировой войны он служил в полку Ландвера на Западном фронте и в химическом подразделении во главе с Фрицем Габером на Западном, Восточном и Итальянском фронтах, заслужив Железный крест (2-го класса) за участие в Первой битве при Ипре . После войны он стал главой Института химии кайзера Вильгельма, оставаясь при этом ответственным за свой собственный отдел. Между 1934 и 1938 годами он работал со Штрассманом и Мейтнер над изучением изотопов, созданных нейтронной бомбардировкой урана и тория, что привело к открытию ядерного деления. Он был противником национал-социализма и преследования евреев нацистской партией , что привело к отстранению многих его коллег, включая Мейтнер, которая была вынуждена бежать из Германии в 1938 году. Во время Второй мировой войны он работал над немецкой программой ядерного оружия , каталогизируя продукты деления урана. В конце войны он был арестован союзными войсками и содержался в заключении в Фарм-Холле вместе с девятью другими немецкими учеными с июля 1945 года по январь 1946 года.
Хан был последним президентом Общества кайзера Вильгельма по содействию науке в 1946 году и основателем-президентом его преемника, Общества Макса Планка с 1948 по 1960 год. В 1959 году в Берлине он стал одним из основателей Федерации немецких ученых , неправительственной организации, преданной идеалу ответственной науки. Работая над восстановлением немецкой науки, он стал одним из самых влиятельных и уважаемых граждан послевоенной Западной Германии .
Отто Хан родился во Франкфурте-на-Майне 8 марта 1879 года, он был младшим сыном Генриха Хана (1845–1922), преуспевающего стекольщика (и основателя компании Glasbau Hahn), и Шарлотты Хан, урожденной Гизе (1845–1905). У него был старший сводный брат Карл, сын его матери от предыдущего брака, и два старших брата, Хайнер и Юлиус. Семья жила над мастерской его отца. Младшие трое мальчиков получили образование в Высшей реальной школе Клингера во Франкфурте. В возрасте 15 лет он начал проявлять особый интерес к химии и проводил простые эксперименты в прачечной семейного дома. Его отец хотел, чтобы Отто изучал архитектуру, так как он построил или приобрел несколько жилых и коммерческих объектов недвижимости, но Отто убедил его, что его амбиция — стать промышленным химиком . [1]
В 1897 году, получив аттестат зрелости , Ган начал изучать химию в Марбургском университете . Его дополнительными предметами были математика, физика , минералогия и философия. Ган вступил в Ассоциацию студентов естественных наук и медицины, студенческое братство и предшественника сегодняшнего Landsmannschaft Nibelungi ( Coburger Convent der akademischen Landsmannschaften und Turnerschaften ). Он провел третий и четвертый семестры в Мюнхенском университете , изучая органическую химию у Адольфа фон Байера , физическую химию у Вильгельма Мутмана и неорганическую химию у Карла Андреаса Хофмана . В 1901 году Ган получил докторскую степень в Марбурге за диссертацию под названием «О бромных производных изоэвгенола», тему классической органической химии . Он отслужил год (вместо обычных двух, поскольку имел докторскую степень) в 81-м пехотном полку, но в отличие от своих братьев не подал заявку на получение офицерского звания. Затем он вернулся в Марбургский университет, где два года проработал помощником своего научного руководителя, профессора тайного совета Теодора Цинке . [2] [3]
Намерением Гана по-прежнему было работать в промышленности. Он получил предложение о работе от Ойгена Фишера, директора Kalle & Co. (и отца химика-органика Ганса Фишера ), но условием трудоустройства было то, что Ган должен был жить в другой стране и иметь разумное владение другим языком. Имея это в виду, а также чтобы улучшить свои знания английского языка, Ган занял должность в Университетском колледже Лондона в 1904 году, работая под руководством сэра Уильяма Рэмзи , который был известен тем, что открыл благородные газы . Здесь Ган работал над радиохимией , в то время очень новой областью. В начале 1905 года, в ходе своей работы с солями радия , Ган открыл новое вещество, которое он назвал радиоторием (торий-228), которое в то время считалось новым радиоактивным элементом. [2] На самом деле, это был изотоп известного элемента тория ; Понятие «изотоп», а также сам термин были введены в обиход в 1913 году британским химиком Фредериком Содди . [4]
Рамзай был в восторге, когда в его институте был найден еще один новый элемент, и он намеревался объявить об открытии соответствующим образом. В соответствии с традицией это было сделано перед комитетом почтенного Королевского общества . На заседании Королевского общества 16 марта 1905 года Рамзай сообщил об открытии Ганом радиотория. [5] Daily Telegraph сообщила своим читателям:
Очень скоро научные статьи будут взбудоражены новым открытием, которое добавилось к многочисленным блестящим триумфам Гауэр-стрит. Доктор Отто Хан, работающий в Университетском колледже, открыл новый радиоактивный элемент, извлеченный из минерала с Цейлона, названного торианитом, и, возможно, как предполагается, вещество, которое делает торий радиоактивным. Его активность по меньшей мере в 250 000 раз больше, чем у тория, по весу. Он выделяет газ (обычно называемый эманацией), идентичный радиоактивной эманации тория. Другая теория, представляющая глубокий интерес, заключается в том, что он является возможным источником радиоактивного элемента, возможно, более сильного по радиоактивности, чем сам радий, и способного производить все любопытные эффекты, которые известны о радии до настоящего времени. – Первооткрыватель прочитал доклад по этой теме в Королевском обществе на прошлой неделе, и после публикации он должен занять место среди самых оригинальных недавних вкладов в научную литературу. [6]
Ган опубликовал свои результаты в Трудах Королевского общества 24 мая 1905 года. [7] Это была первая из более чем 250 научных публикаций Отто Гана в области радиохимии. [8] В конце своего пребывания в Лондоне Рамзай спросил Гана о его планах на будущее, и Ган рассказал ему о предложении о работе от Kalle & Co. Рамзай сказал ему, что у радиохимии блестящее будущее, и что тот, кто открыл новый радиоактивный элемент, должен пойти в Берлинский университет . Рамзай написал Эмилю Фишеру , руководителю химического института там, который ответил, что Ган мог бы работать в его лаборатории, но не мог быть приват-доцентом, потому что радиохимию там не преподавали. В этот момент Ган решил, что сначала ему нужно больше узнать об этом предмете, поэтому он написал ведущему эксперту в этой области Эрнесту Резерфорду . Резерфорд согласился взять Гана в качестве ассистента, и родители Гана обязались оплатить расходы Гана. [9]
С сентября 1905 года до середины 1906 года Хан работал с группой Резерфорда в подвале Физического корпуса Макдональда в Университете Макгилла в Монреале. Существовал некоторый скептицизм относительно существования радиотория, который Бертрам Болтвуд незабываемо описал как соединение тория X и глупости. Болтвуд вскоре убедился, что он существует, хотя он и Хан расходились во мнениях о его периоде полураспада . Уильям Генри Брэгг и Ричард Клееман заметили, что альфа-частицы, испускаемые радиоактивными веществами, всегда имеют одинаковую энергию, что дало второй способ их идентификации, поэтому Хан приступил к измерению испускания альфа-частиц радиотория. В ходе этого процесса он обнаружил, что осадок тория A ( полоний -216) и тория B (свинец-212) также содержал короткоживущий «элемент», который он назвал торием C (который позже был идентифицирован как полоний-212). Хан не смог его разделить и пришел к выводу, что у него очень короткий период полураспада (около 300 нс). Он также идентифицировал радиоактиний (торий-227) и радий D (позже идентифицированный как свинец-210). [10] [11] Резерфорд заметил, что: «У Хана особый нюх на открытие новых элементов». [12]
В 1906 году Ган вернулся в Германию, где Фишер предоставил в его распоряжение бывшую столярную мастерскую ( Holzwerkstatt ) в подвале Химического института для использования в качестве лаборатории. Ган оборудовал ее электроскопами для измерения альфа- и бета-частиц и гамма-лучей . В Монреале они были сделаны из выброшенных кофейных банок; Ган сделал те же в Берлине из латуни с алюминиевыми полосками, изолированными янтарем. Они были заряжены твердыми резиновыми палочками, которые он тер о рукава своего костюма. [14] Проводить исследования в столярной мастерской было невозможно, но Альфред Сток , глава отдела неорганической химии, позволил Гану использовать пространство в одной из своих двух частных лабораторий. [15] Хан купил два миллиграмма радия у Фридриха Оскара Гизеля , первооткрывателя эмания (радона), по 100 марок за миллиграмм (что эквивалентно 700 евро в 2021 году) [14] и получил торий бесплатно от Отто Кнёфлера, чья берлинская фирма была крупным производителем ториевой продукции. [16]
В течение нескольких месяцев Ган открыл мезоторий I (радий-228), мезоторий II (актиний-228) и — независимо от Болтвуда — материнское вещество радия, ионий (позже идентифицированный как торий-230 ). В последующие годы мезоторий I приобрел большое значение, поскольку, как и радий-226 (открытый Пьером и Марией Кюри ), он идеально подходил для использования в медицинской лучевой терапии, но стоил всего в два раза меньше в производстве. Попутно Ган определил, что так же, как он не мог отделить торий от радиотория, он не мог отделить мезоторий I от радия. [17] [18]
В Канаде не требовалось проявлять осмотрительность при обращении к эгалитарному новозеландцу Резерфорду, но многие люди в Германии находили его манеру отталкивающей и характеризовали его как «англизированного берлинца». [19] Ган завершил свою хабилитацию в начале 1907 года и стал приват-доцентом . Диссертация не требовалась; вместо этого Химический институт принял одну из его публикаций по радиоактивности. [20] Большинство химиков-органиков в Химическом институте не считали работу Гана настоящей химией. [21] Фишер возражал против утверждения Гана на его коллоквиуме по хабилитации , что многие радиоактивные вещества существуют в таких малых количествах, что их можно обнаружить только по их радиоактивности, рискнув сказать, что он всегда мог обнаруживать вещества своим острым обонянием, но вскоре сдался. [15] Один из руководителей отдела заметил: «невероятно, что можно получить, будучи приват-доцентом в наши дни!» [21]
Физики были более восприимчивы к работе Гана, и он начал посещать коллоквиум в Физическом институте, который проводил Генрих Рубенс . Именно на одном из таких коллоквиумов 28 сентября 1907 года он познакомился с австрийским физиком Лизой Мейтнер . Почти того же возраста, что и он сам, она была всего лишь второй женщиной, получившей докторскую степень в Венском университете , и уже опубликовала две статьи по радиоактивности. Рубенс предложил ее в качестве возможного соавтора. Так началось тридцатилетнее сотрудничество и тесная дружба на всю жизнь между двумя учеными. [21] [22]
В Монреале Хан работал с физиками, среди которых была по крайней мере одна женщина, Харриет Брукс , но поначалу Мейтнер было трудно. Женщины еще не были допущены в университеты Пруссии . Мейтнер разрешили работать в столярном цехе, у которого был свой внешний вход, но она не могла войти в остальную часть института, включая лабораторное помещение Хана наверху. Если она хотела пойти в туалет, ей приходилось пользоваться им в ресторане на улице. В следующем году женщин приняли в университеты, и Фишер снял ограничения и установил в здании женские туалеты. [23]
Харриет Брукс наблюдала радиоактивную отдачу в 1904 году, но интерпретировала ее неправильно. Ган и Мейтнер преуспели в демонстрации радиоактивной отдачи, связанной с испусканием альфа-частиц , и интерпретировали ее правильно. Ган рассмотрел сообщение Стефана Мейера и Эгона Швайдлера о продукте распада актиния с периодом полураспада около 11,8 дней. Ган определил, что это был актиний X ( радий-223 ). Он также обнаружил, что в тот момент, когда атом радиоактиния (тория-227) испускает альфа-частицу, он делает это с большой силой, и актиний X испытывает отдачу. Этого достаточно, чтобы освободить его от химических связей, и он имеет положительный заряд и может быть собран на отрицательном электроде. [26] Ган думал только об актинии, но, прочитав его статью, Мейтнер сказала ему, что он нашел новый способ обнаружения радиоактивных веществ. Они провели несколько тестов и вскоре обнаружили актиний C ' ' (таллий-207) и торий C ' ' (таллий-208). [26] Физик Вальтер Герлах описал радиоактивную отдачу как «глубоко значимое открытие в физике с далеко идущими последствиями». [27]
В 1910 году Ган был назначен профессором министром культуры и образования Пруссии Августом фон Троттом цу Зольцем . Два года спустя Ган стал главой отдела радиоактивности недавно основанного Института химии кайзера Вильгельма в Берлин-Далеме (в том, что сегодня является зданием Гана-Майтнер Свободного университета Берлина ). Это сопровождалось годовой зарплатой в 5000 марок (что эквивалентно 29 000 евро в 2021 году). Кроме того, в 1914 году он получил 66 000 марок (что эквивалентно 369 000 евро в 2021 году) от Кнёфлера за процесс мезотория, из которых 10 процентов он отдал Мейтнер. Новый институт был открыт 23 октября 1912 года на церемонии, которую провел кайзер Вильгельм II . [28] Кайзеру показали светящиеся радиоактивные вещества в темной комнате. [29]
Переезд в новое помещение был удачным, так как деревообрабатывающий цех был сильно загрязнен радиоактивными жидкостями, которые были пролиты, и радиоактивными газами, которые выветрились, а затем распались и осели в виде радиоактивной пыли, что сделало чувствительные измерения невозможными. Чтобы гарантировать, что их чистые новые лаборатории оставались такими, Хан и Мейтнер ввели строгие процедуры. Химические и физические измерения проводились в разных комнатах, люди, работающие с радиоактивными веществами, должны были следовать протоколам, которые включали в себя не пожимание рук, а рулоны туалетной бумаги висели рядом с каждым телефоном и дверной ручкой. Сильно радиоактивные вещества хранились в старом деревообрабатывающем цехе, а позже в специально построенном радиевом доме на территории института. [30]
Имея постоянный доход, Хан теперь мог думать о браке. В июне 1911 года, во время посещения конференции в Штеттине , Хан встретил Эдит Юнгханс (1887–1968), студентку Королевской школы искусств в Берлине . Они снова увиделись в Берлине и обручились в ноябре 1912 года. 22 марта 1913 года пара поженилась в родном городе Эдит Штеттине, где ее отец, Пауль Фердинанд Юнгханс, был высокопоставленным юристом и президентом городского парламента до своей смерти в 1915 году. После медового месяца в Пунта-Сан-Виджилио на озере Гарда в Италии, они посетили Вену, а затем Будапешт, где остановились у Джорджа де Хевеши . [31]
Их единственный ребенок, Ханно Хан , родился 9 апреля 1922 года. Во время Второй мировой войны он поступил на военную службу в 1942 году и служил на Восточном фронте в качестве командира танка. Он потерял руку в бою. После войны он стал историком искусств и исследователем архитектуры (в Герциане в Риме), известным своими открытиями в ранней цистерцианской архитектуре XII века. В августе 1960 года во время учебной поездки во Францию Ханно погиб в автокатастрофе вместе со своей женой и помощницей Ильзе Хан, урожденной Плетц. У них остался четырнадцатилетний сын Дитрих Хан . [32]
В 1990 году в память о Ханно и Ильзе Хан была учреждена премия Ханно и Ильзе Хан за выдающийся вклад в историю итальянского искусства для поддержки молодых и талантливых историков искусства. Она присуждается раз в два года библиотекой Hertziana – Институтом истории искусств Макса Планка в Риме. [33]
В июле 1914 года — незадолго до начала Первой мировой войны — Хан был отозван на действительную военную службу в полк Ландвера . Они прошли через Бельгию, где взвод, которым он командовал, был вооружен трофейными пулеметами. Он был награжден Железным крестом (2-го класса) за свое участие в Первой битве при Ипре . Он был радостным участником Рождественского перемирия 1914 года и был произведен в лейтенанты. [34] В середине января 1915 года его вызвали на встречу с химиком Фрицем Хабером , который объяснил свой план прорыва траншейного тупика с помощью хлорного газа . Хан поднял вопрос о том, что Гаагская конвенция запрещает использование снарядов, содержащих отравляющие газы, но Хабер объяснил, что французы уже начали химическую войну с помощью гранат со слезоточивым газом, и он планировал обойти букву конвенции, выпустив газ из баллонов вместо снарядов. [35]
Новое подразделение Габера называлось Pioneer Regiment 35. После непродолжительного обучения в Берлине, Хан вместе с физиками Джеймсом Франком и Густавом Герцем был снова отправлен во Фландрию , чтобы разведать место для первой газовой атаки . Он не стал свидетелем атаки, потому что они с Франком были в отъезде, выбирая позицию для следующей атаки. Переведенные в Польшу, в битве при Болимове 12 июня 1915 года они выпустили смесь хлора и фосгена . Некоторые немецкие войска не хотели наступать, когда газ начал вырываться назад, поэтому Хан повел их через нейтральную полосу . Он стал свидетелем предсмертных мук русских, которых они отравили, и безуспешно пытался оживить некоторых с помощью противогазов. Его перевели в Берлин в качестве подопытного кролика, испытывающего ядовитые газы и противогазы. Во время следующей попытки 7 июля газ снова вырвался назад на немецкие позиции, и Герц был отравлен. Это назначение было прервано миссией на фронте во Фландрии и снова в 1916 году миссией в Вердене, чтобы доставить снаряды, наполненные фосгеном, на Западный фронт . Затем он снова охотился вдоль обоих фронтов в поисках мест для газовых атак. В декабре 1916 года он присоединился к новому газовому командному подразделению в Имперской ставке. [35] [36]
Между операциями Хан вернулся в Берлин, где он смог вернуться в свою старую лабораторию и работать с Мейтнер, продолжая их исследования. В сентябре 1917 года он был одним из трех офицеров, переодетых в австрийскую форму, отправленных на фронт Изонцо в Италии, чтобы найти подходящее место для атаки, используя недавно разработанные нарезные минометы , которые одновременно метали сотни контейнеров с отравляющим газом во вражеские цели. Они выбрали место, где итальянские окопы были укрыты в глубокой долине, так что газовое облако сохранялось. Последующая битва при Капоретто прорвала итальянские линии, и Центральные державы захватили большую часть северной Италии. В 1918 году немецкое наступление на западе прорвало линии союзников после массивного выброса газа из их мортир. Тем летом Хан был случайно отравлен фосгеном во время испытания новой модели противогаза. В конце войны он был в полевых условиях в штатском на секретном задании по испытанию горшка, который нагревался и выпускал облако мышьяка . [37] [35]
В 1913 году химики Фредерик Содди и Казимир Фаянс независимо друг от друга наблюдали, что альфа-распад заставил атомы сместиться на две позиции вниз в периодической таблице , в то время как потеря двух бета-частиц вернула их в исходное положение. В результате реорганизации периодической таблицы радий был помещен во II группу, актиний в III группу, торий в IV группу и уран в VI группу. Это оставило пробел между торием и ураном. Содди предсказал, что этот неизвестный элемент, который он назвал (в честь Дмитрия Менделеева ) «экатанталием», будет альфа-излучателем с химическими свойствами, похожими на танталий . Это было незадолго до того, как Фаянс и Освальд Хельмут Геринг открыли его как продукт распада бета-излучающего продукта тория. Основываясь на законе радиоактивного смещения Фаянса и Содди , это был изотоп недостающего элемента, который они назвали «бревиум» из-за его короткого периода полураспада. Однако он был бета-излучателем и, следовательно, не мог быть материнским изотопом актиния. Это должен был быть другой изотоп того же элемента. [38]
Хан и Мейтнер отправились на поиски пропавшего материнского изотопа. Они разработали новую методику отделения танталовой группы от урана , которая, как они надеялись, ускорит выделение нового изотопа. Работа была прервана Первой мировой войной . Мейтнер стала медсестрой-рентгенологом, работая в госпиталях австрийской армии, но в октябре 1916 года вернулась в Институт кайзера Вильгельма. Хан присоединилась к новому газовому командному подразделению в Имперской ставке в Берлине в декабре 1916 года после путешествия между западным и восточным фронтом, Берлином и Леверкузеном между серединой 1914 года и концом 1916 года. [36]
Большинство студентов, лаборантов и техников были призваны, поэтому Ган, который находился в Берлине с января по сентябрь 1917 года, [39] и Мейтнер должны были сделать все сами. К декабрю 1917 года она смогла выделить вещество, и после дальнейшей работы смогла доказать, что это действительно был недостающий изотоп. Мейтнер представила свои и Гана выводы для публикации в марте 1918 года в научной статье Physikalischen Zeitschrift под названием Die Muttersubstanz des Actiniums; Ein Neues Radioaktives Element von Langer Lebensdauer («Исходное вещество актиния; новый радиоактивный элемент с длительным сроком службы»). [38] [40] Хотя Фаянс и Геринг были первыми, кто открыл этот элемент, обычай требовал, чтобы элемент был представлен его самым долгоживущим и самым распространенным изотопом, и в то время как у бревиума период полураспада составлял 1,7 минуты, у изотопа Гана и Мейтнер он составлял 32 500 лет. Название бревиум больше не казалось подходящим. Фаянс согласился с тем, чтобы Мейтнер и Ган назвали элемент « проактиний ». [41] [42]
В июне 1918 года Содди и Джон Крэнстон объявили, что они извлекли образец изотопа, но в отличие от Гана и Мейтнер не смогли описать его характеристики. Они признали приоритет Гана и Мейтнер и согласились с названием. [42] Связь с ураном оставалась загадкой, поскольку ни один из известных изотопов урана не распадался на протактиний. Она оставалась неразгаданной до тех пор, пока в 1929 году не был открыт материнский изотоп, уран-235 . [38] [40] За свое открытие Ган и Мейтнер были неоднократно номинированы на Нобелевскую премию по химии в 1920-х годах несколькими учеными, среди которых были Макс Планк, Генрих Гольдшмидт и сам Фаянс. [43] [44] В 1949 году Международный союз теоретической и прикладной химии ( ИЮПАК ) окончательно назвал новый элемент протактинием и подтвердил, что Ган и Мейтнер являются его первооткрывателями. [45]
С открытием протактиния было нанесено на карту большинство цепочек распада урана. Когда Ган вернулся к своей работе после войны, он оглянулся на результаты 1914 года и рассмотрел некоторые аномалии, которые были проигнорированы или упущены из виду. Он растворил соли урана в растворе плавиковой кислоты с танталовой кислотой . Сначала в руде был осажден тантал, затем протактиний. В дополнение к урану X1 (торий-234) и урану X2 (протактиний-234), Ган обнаружил следы радиоактивного вещества с периодом полураспада от 6 до 7 часов. Был известен один изотоп с периодом полураспада 6,2 часа, мезоторий II (актиний-228). Он не был ни в одной вероятной цепочке распада, но это могло быть загрязнение, поскольку Институт химии кайзера Вильгельма экспериментировал с ним. В 1919 году Ган и Мейтнер продемонстрировали, что при обработке актиния плавиковой кислотой он остается в нерастворимом остатке. Поскольку мезоторий II был изотопом актиния, вещество не было мезоторием II; это был протактиний. [46] [47] Теперь Ган был достаточно уверен, что он нашел что-то, что он назвал своим новым изотопом «уран Z», и в феврале 1921 года он опубликовал первый отчет о своем открытии. [48]
Хан определил, что уран Z имеет период полураспада около 6,7 часов (с погрешностью в два процента) и что когда уран X1 распадался, он становился ураном X2 примерно в 99,75 процентах случаев, а уран Z — примерно в 0,25 процентах случаев. Он обнаружил, что соотношение урана X к урану Z, извлеченному из нескольких килограммов уранилнитрата, оставалось постоянным с течением времени, что убедительно указывало на то, что уран X был матерью урана Z. Чтобы доказать это, Хан получил сто килограммов уранилнитрата; отделение урана X от него заняло недели. Он обнаружил, что период полураспада материнского урана Z отличался от известного 24-дневного периода полураспада урана X1 не более чем на два-три дня, но не смог получить более точное значение. Хан пришел к выводу, что уран Z и уран X2 являются одним и тем же изотопом протактиния ( протактиний-234 ), и они оба распадаются на уран II ( уран-234 ), но с разными периодами полураспада. [46] [47] [49]
Уран Z был первым примером ядерной изомерии . Вальтер Герлах позже заметил, что это было «открытие, которое не было понято в то время, но позже стало весьма значимым для ядерной физики». [27] Только в 1936 году Карл Фридрих фон Вайцзеккер смог дать теоретическое объяснение этого явления. [50] [51] За это открытие, полное значение которого осознавали лишь немногие, Ган был снова выдвинут на Нобелевскую премию по химии Бернхардом Наунином , Гольдшмидтом и Планком. [43]
В 1924 году Ган был избран действительным членом Прусской академии наук в Берлине тридцатью белыми шарами против двух черных. [52] Оставаясь все еще главой своего собственного отдела, он стал заместителем директора Института химии кайзера Вильгельма в 1924 году и сменил Альфреда Штока на посту директора в 1928 году. [53] Мейтнер стала директором Отдела физической радиоактивности, в то время как Ган возглавил Отдел химической радиоактивности. [54] В начале 1920-х годов он создал новое направление исследований. Используя «метод эманации», который он недавно разработал, и «способность к эманации», он основал то, что стало известно как «прикладная радиохимия» для исследования общих химических и физико-химических вопросов. В 1936 году издательство Корнеллского университета опубликовало книгу на английском языке (а позднее и на русском) под названием «Прикладная радиохимия» , в которой содержались лекции, прочитанные Ганом, когда он был приглашенным профессором в Корнеллском университете в Итаке, штат Нью-Йорк , в 1933 году. Эта важная публикация оказала большое влияние почти на всех химиков-ядерщиков и физиков в Соединенных Штатах, Великобритании, Франции и Советском Союзе в 1930-х и 1940-х годах. [55]
В 1966 году Гленн Т. Сиборг , один из первооткрывателей многих трансурановых элементов, написал об этой книге следующее:
Будучи молодым аспирантом Калифорнийского университета в Беркли в середине 1930-х годов и в связи с нашей работой с плутонием несколько лет спустя, я использовал его книгу « Прикладная радиохимия» в качестве своей Библии. Эта книга была основана на серии лекций, которые профессор Хан читал в Корнелле в 1933 году; в ней были изложены «законы» совместного осаждения мельчайших количеств радиоактивных материалов, когда нерастворимые вещества осаждаются из водных растворов. Я помню, как много раз читал и перечитывал каждое слово в этих законах совместного осаждения, пытаясь извлечь все возможные крупицы руководства для нашей работы, и, возможно, в своем рвении я вчитывался в них больше, чем предполагал сам мастер. Я сомневаюсь, что я читал разделы в какой-либо другой книге более внимательно или чаще, чем разделы в « Прикладной радиохимии» Хана . Фактически, я неоднократно читал весь том и помню, что моим главным разочарованием в нем была его длина. Он был слишком коротким. [55]
Гана называют отцом ядерной химии, которая возникла из прикладной радиохимии. [56] [57]
Фриц Штрассман приехал в Институт химии кайзера Вильгельма, чтобы учиться у Гана, чтобы улучшить свои перспективы трудоустройства. После того, как в 1933 году в Германии к власти пришла нацистская партия (НСДАП), Штрассман отклонил выгодное предложение о трудоустройстве, поскольку оно требовало политической подготовки и членства в нацистской партии. Позже, вместо того, чтобы стать членом контролируемой нацистами организации, Штрассман вышел из Общества немецких химиков, когда оно стало частью нацистского Германского трудового фронта . В результате он не мог ни работать в химической промышленности, ни получить хабилитацию, необходимое условие для академической должности. Мейтнер убедила Гана нанять Штрассмана в качестве помощника. Вскоре он был указан как третий соавтор в работах, которые они подготовили, и иногда даже был указан первым. [58] [59]
Хан провел февраль-июнь 1933 года в Соединенных Штатах и Канаде в качестве приглашенного профессора в Корнеллском университете . [60] Он дал интервью Toronto Star Weekly , в котором нарисовал лестный портрет Адольфа Гитлера :
Я не нацист. Но Гитлер — надежда, могущественная надежда немецкой молодежи... По крайней мере, 20 миллионов человек почитают его. Он начинал как никто, и вы видите, кем он стал за десять лет... В любом случае для молодежи, для нации будущего Гитлер — герой, фюрер, святой... В своей повседневной жизни он почти святой. Никакого алкоголя, даже табака, никакого мяса, никаких женщин. Одним словом: Гитлер — недвусмысленный Христос. [61]
Закон от апреля 1933 года о восстановлении профессиональной гражданской службы запретил евреям и коммунистам заниматься академической деятельностью. Мейтнер была освобождена от его последствий, поскольку она была австрийкой, а не немецкой гражданкой. [62] Габер также был освобожден как ветеран Первой мировой войны, но решил уйти с поста директора Института физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма в знак протеста 30 апреля 1933 года, но директора других институтов кайзера Вильгельма, даже еврейские, подчинились новому закону, [63] который применялся к KWS в целом и к тем институтам кайзера Вильгельма с более чем 50% государственной поддержкой, что освобождало KWI по химии. [64] Поэтому Гану не пришлось увольнять никого из своих штатных сотрудников, но как временный директор института Габера он уволил четверть его сотрудников, включая трех руководителей отделов. Герхарт Яндер был назначен новым директором старого института Габера и, по иронии судьбы, переориентировал его на исследования в области химического оружия. [65]
Как и большинство директоров институтов KWS, Хабер накопил большой дискреционный фонд. Он хотел, чтобы он был распределен среди уволенных сотрудников, чтобы облегчить их эмиграцию. Хан выступил посредником в сделке, по которой 10 процентов средств были выделены людям Габера, а остальное — KWS, но Фонд Рокфеллера настоял на том, чтобы средства были использованы для их первоначальных научных исследований или возвращены. В августе 1933 года администраторы KWS были уведомлены о том, что несколько коробок с оборудованием, финансируемым Фондом Рокфеллера, собираются отправить Герберту Фрейндлиху , одному из руководителей отделов, уволенных Ханом, который теперь работал в Англии. Эрнст Тельшов , член нацистской партии, был ответственным, пока Планк, президент KWS с 1930 года, был в отпуске, и он приказал остановить отправку. Хан подчинился, но не согласился с решением на том основании, что средства с борта не должны быть направлены на военные исследования, которые KWS все больше и больше проводил. Когда Планк вернулся из отпуска, он приказал Хану ускорить отправку. [66] [67]
Хабер умер 29 января 1934 года. Поминальная служба состоялась в первую годовщину его смерти. Университетским профессорам было запрещено присутствовать, поэтому вместо них они прислали своих жен. Хан, Планк и Йозеф Кёт присутствовали и выступали с речами. [65] [68] Стареющий Планк не добивался переизбрания, и в 1937 году его сменил на посту президента Карл Бош , лауреат Нобелевской премии по химии и председатель совета директоров IG Farben , компании, которая финансировала нацистскую партию с 1932 года. Тельшов стал секретарем KWS. Он был ярым сторонником нацистов, но также был предан Гану, будучи одним из его бывших учеников, и Ган приветствовал его назначение. [69] [65] Главный помощник Гана, Отто Эрбахер, стал партийным управляющим KWI по химии ( Vertrauensmann ). [70]
Когда Хан был в Северной Америке в 1905–1906 годах, его внимание привлек похожий на слюду минерал из Манитобы , содержащий рубидий . Он изучал радиоактивный распад рубидия-87 и оценил его период полураспада в 2 x 10 11 лет. Ему пришло в голову, что, сравнивая количество стронция в минерале (который когда-то был рубидием) с количеством оставшегося рубидия, он мог бы измерить возраст минерала, предполагая, что его первоначальный расчет периода полураспада был достаточно точным. Это был бы превосходный метод датирования по сравнению с изучением распада урана, потому что часть урана превращается в гелий, который затем улетучивается, в результате чего породы кажутся моложе, чем они были на самом деле. Якоб Папиш помог Хану получить несколько килограммов минерала. [71]
В 1937 году Штрассман и Эрнст Уоллинг извлекли 253,4 миллиграмма карбоната стронция из 1012 граммов минерала, весь из которого был изотопом стронция-87 , что указывает на то, что он весь был получен в результате радиоактивного распада рубидия-87. Возраст минерала был оценен в 1975 миллионов лет из урановых минералов в том же месторождении, что означало, что период полураспада рубидия-87 был 2,3 x 10 11 лет: довольно близко к первоначальному расчету Гана. [72] [73] Рубидий-стронциевое датирование стало широко используемым методом для датирования горных пород в 1950-х годах, когда масс-спектрометрия стала общепринятой. [74]
После того, как Джеймс Чедвик открыл нейтрон в 1932 году, [77] Ирен Кюри и Фредерик Жолио облучали алюминиевую фольгу альфа-частицами. Они обнаружили, что это приводит к короткоживущему радиоактивному изотопу фосфора . Они отметили, что эмиссия позитронов продолжалась после прекращения эмиссии нейтронов. Они не только открыли новую форму радиоактивного распада, но и превратили элемент в доселе неизвестный радиоактивный изотоп другого, тем самым вызвав радиоактивность там, где ее раньше не было. Радиохимия теперь больше не ограничивалась определенными тяжелыми элементами, а распространялась на всю периодическую таблицу. [78] [79] Чедвик отметил, что, будучи электрически нейтральными, нейтроны могли легче проникать в атомное ядро, чем протоны или альфа-частицы. [80] Энрико Ферми и его коллеги в Риме подхватили эту идею, [81] и начали облучать элементы нейтронами. [82]
Закон радиоактивного смещения Фаянса и Содди гласил, что бета-распад заставляет изотопы перемещаться на один элемент вверх в периодической таблице, а альфа-распад заставляет их перемещаться на два элемента вниз. Когда группа Ферми бомбардировала атомы урана нейтронами, они обнаружили сложную смесь периодов полураспада. Поэтому Ферми пришел к выводу, что были созданы новые элементы с атомными номерами больше 92 (известные как трансурановые элементы ). [82] Мейтнер и Ган не сотрудничали много лет, но Мейтнер стремилась исследовать результаты Ферми. Ган изначально не был, но он изменил свое мнение, когда Аристид фон Гроссе предположил, что то, что обнаружил Ферми, было изотопом протактиния. [83] «Единственный вопрос», — позже писал Хан, — «казалось, что Ферми обнаружил изотопы трансурановых элементов или изотопы следующего низшего элемента, протактиния. В то время Лиз Мейтнер и я решили повторить эксперименты Ферми, чтобы выяснить, является ли 13-минутный изотоп изотопом протактиния или нет. Это было логичное решение, поскольку мы были первооткрывателями протактиния». [84]
Между 1934 и 1938 годами Ган, Мейтнер и Штрассман обнаружили большое количество радиоактивных продуктов трансмутации, все из которых они считали трансурановыми. [85] В то время существование актинидов еще не было установлено, и уран ошибочно считался элементом 6-й группы, похожим на вольфрам . Из этого следовало, что первые трансурановые элементы будут похожи на элементы 7-10-й группы, то есть рений и платиноиды . Они установили наличие множественных изотопов по крайней мере четырех таких элементов и (ошибочно) идентифицировали их как элементы с атомными номерами от 93 до 96. Они были первыми учеными, которые измерили 23-минутный период полураспада урана-239 и установили химическим путем, что это был изотоп урана, но не смогли продолжить эту работу до ее логического завершения и идентифицировать настоящий элемент 93. [86] Они определили десять различных периодов полураспада с разной степенью уверенности. Чтобы объяснить их, Мейтнер пришлось выдвинуть гипотезу о новом классе реакций и альфа-распаде урана, ни один из которых ранее не был описан и для которого не хватало физических доказательств. Ган и Штрассман усовершенствовали свои химические процедуры, в то время как Мейтнер разработала новые эксперименты, чтобы пролить больше света на процессы реакции. [86]
В мае 1937 года они опубликовали параллельные отчеты, один в Zeitschrift für Physik с Мейтнер в качестве основного автора, и один в Chemische Berichte с Ганом в качестве основного автора. [86] [87] [88] Ган завершил свой, заявив решительно: Vor allem steht ihre chemische Verschiedenheit von allen bisher bekannten Elementen außerhalb jeder Diskussion («Прежде всего, их химическое отличие от всех ранее известных элементов не нуждается в дальнейшем обсуждении»); [88] Мейтнер становилась все более неуверенной. Она рассматривала возможность того, что реакции были из разных изотопов урана; было известно три: уран-238, уран-235 и уран-234. Однако, когда она рассчитала нейтронное поперечное сечение , оно оказалось слишком большим, чтобы быть чем-то иным, кроме самого распространенного изотопа, урана-238. Она пришла к выводу, что это должен быть еще один случай ядерной изомерии, которую Хан открыл в протактинии. Поэтому она закончила свой отчет на совершенно иной ноте, чем Хан, сообщив, что: «Процесс должен быть захватом нейтрона ураном-238, что приводит к трем изомерным ядрам урана-239. Этот результат очень трудно согласовать с современными представлениями о ядре». [87] [89]
С аншлюсом , аннексией Австрии Германией 12 марта 1938 года, Мейтнер потеряла австрийское гражданство [90] и бежала в Швецию. Она взяла с собой лишь немного денег, но перед тем, как уехать, Ган подарил ей бриллиантовое кольцо, унаследованное от матери. [91] Мейтнер продолжала переписываться с Ганом по почте. В конце 1938 года Ган и Штрассман обнаружили в своем образце доказательства наличия изотопов щелочноземельного металла. Обнаружение металла 2-й группы было проблематичным, поскольку он логически не соответствовал другим элементам, найденным до сих пор. Ган изначально подозревал, что это радий, полученный путем расщепления двух альфа-частиц от ядра урана, но отщепление двух альфа-частиц с помощью этого процесса было маловероятным. Идея превращения урана в барий (путем удаления около 100 нуклонов) считалась нелепой. [92]
Во время визита в Копенгаген 10 ноября Ган обсудил эти результаты с Нильсом Бором , Мейтнер и Отто Робертом Фришем . [92] Дальнейшие усовершенствования техники, приведшие к решающему эксперименту 16–17 декабря 1938 года, дали озадачивающие результаты: три изотопа последовательно вели себя не как радий, а как барий. Ган, который не проинформировал физиков в своем институте, описал результаты исключительно в письме к Мейтнер 19 декабря:
Мы все больше и больше приходим к ужасному выводу, что наши изотопы Ra ведут себя не как Ra, а как Ba... Возможно, вы сможете придумать какое-то фантастическое объяснение. Мы сами понимаем, что он не может фактически распасться на Ba. Теперь мы хотим проверить, ведут ли себя изотопы Ac, полученные из "Ra", не как Ac, а как La. [93]
В своем ответе Мейтнер согласилась. «В настоящий момент интерпретация такого радикального распада кажется мне очень сложной, но в ядерной физике мы пережили так много сюрпризов, что нельзя безоговорочно сказать: «это невозможно»». 22 декабря 1938 года Ган отправил рукопись в Naturwissenschaften, сообщая о своих радиохимических результатах, которые были опубликованы 6 января 1939 года. [94] 27 декабря Ган позвонил редактору Naturwissenschaften и попросил дополнить статью, предположив, что некоторые элементы платиновой группы , ранее обнаруженные в облученном уране, которые первоначально были интерпретированы как трансурановые элементы, на самом деле могут быть технецием (тогда называемым «мазурием»), ошибочно полагая, что должны складываться атомные массы , а не атомные номера . К январю 1939 года он был достаточно убежден в образовании легких элементов, чтобы опубликовал новую редакцию статьи, отказавшись от прежних заявлений о наблюдении трансурановых элементов и соседей урана. [95]
Будучи химиком, Ган не хотел предлагать революционное открытие в физике, но Мейтнер и Фриш разработали теоретическую интерпретацию ядерного деления , термина, заимствованного Фришем из биологии. В январе и феврале они опубликовали две статьи, в которых обсуждали и экспериментально подтверждали свою теорию. [96] [97] [98] В своей второй публикации о ядерном делении Ган и Штрассман впервые использовали термин Uranspaltung (деление урана) и предсказали существование и высвобождение дополнительных нейтронов в процессе деления, открыв возможность ядерной цепной реакции . [99] Это было показано Фредериком Жолио и его командой в марте 1939 года. [100] Эдвин Макмиллан и Филипп Абельсон использовали циклотрон в Радиационной лаборатории Беркли для бомбардировки урана нейтронами и смогли идентифицировать изотоп с периодом полураспада 23 минуты, который был дочерним элементом урана-239, и, следовательно, настоящим элементом 93, который они назвали нептунием . [101] «Вот и Нобелевская премия», — заметил Хан. [102]
В Институте химии кайзера Вильгельма Курт Штарке независимо получил элемент 93, используя только слабые нейтронные источники, доступные там. Затем Хан и Штрассман начали исследовать его химические свойства. [103] Они знали, что он должен распадаться на настоящий элемент 94 , который согласно последней версии модели жидкой капли ядра, предложенной Бором и Джоном Арчибальдом Уилером , будет еще более расщепляющимся , чем уран-235, но не смогли обнаружить его радиоактивный распад. Они пришли к выводу, что он должен иметь чрезвычайно долгий период полураспада, возможно, миллионы лет. [101] Часть проблемы заключалась в том, что они все еще верили, что элемент 94 был платиноидом, что мешало их попыткам химического разделения. [103]
24 апреля 1939 года Пауль Хартек и его помощник Вильгельм Грот написали Верховному командованию вооруженных сил (OKW), предупреждая его о возможности разработки атомной бомбы . В ответ на это Управление вооружений армии (HWA) создало физическую секцию под руководством физика-ядерщика Курта Дибнера . После начала Второй мировой войны 1 сентября 1939 года Управление вооружений перешло к контролю над немецкой программой создания ядерного оружия . С тех пор Хан принимал участие в непрерывной серии совещаний, связанных с проектом. После того, как директор Института физики кайзера Вильгельма Петер Дебай уехал в Соединенные Штаты в 1940 году и больше не вернулся, Дибнер был назначен его директором. [104] Хан отчитывался перед Управлением вооружений о ходе своих исследований. Вместе со своими помощниками, Гансом-Иоахимом Борном , Зигфридом Флюгге , Гансом Гётте, Вальтером Зеельманном-Эггебертом и Штрассманом, он каталогизировал около сотни изотопов продуктов деления . Они также исследовали способы разделения изотопов; химию элемента 93; и методы очистки оксидов и солей урана. [105]
Ночью 15 февраля 1944 года в здание Института химии кайзера Вильгельма попала бомба. [105] Офис Гана был уничтожен вместе с его перепиской с Резерфордом и другими исследователями, а также многими его личными вещами. [106] [107] Офис был предполагаемой целью налета, который был отдан бригадным генералом Лесли Гроувсом , директором Манхэттенского проекта , в надежде сорвать немецкий урановый проект. [108] Альберт Шпеер , рейхсминистр вооружений и военного производства , организовал переезд института в Тайльфинген на юге Германии. Все работы в Берлине прекратились к июлю. Ган и его семья переехали в дом текстильного фабриканта. [106] [107]
Жизнь становилась опасной для тех, кто был женат на еврейских женщинах. Одним из них был Филипп Хёрнес, химик, работавший на Auergesellschaft , фирме, которая добывала урановую руду, используемую в проекте. После того, как фирма уволила его в 1944 году, Хёрнес столкнулся с призывом на принудительные работы . В возрасте 60 лет было сомнительно, что он выживет. Хан и Николаус Риль устроили Хёрнеса на работу в Институт химии кайзера Вильгельма, утверждая, что его работа имеет важное значение для уранового проекта, и что уран очень токсичен, что затрудняет поиск людей для работы с ним. Хан знал, что урановая руда довольно безопасна в лаборатории, хотя и не так безопасна для 2000 женщин-рабынь из концлагеря Заксенхаузен , которые добывали ее в Ораниенбурге . Другим физиком, женатым на еврейке, был Генрих Рауш фон Траубенберг . Хан подтвердил, что его работа важна для военных усилий, и что его жена Мария, имевшая докторскую степень по физике, была необходима в качестве его помощницы. После его смерти 19 сентября 1944 года Марии грозило отправление в концентрационный лагерь. Хан организовал лоббистскую кампанию, чтобы добиться ее освобождения, но безуспешно, и в январе 1945 года ее отправили в Терезиенштадтское гетто . Она пережила войну и воссоединилась со своими дочерьми в Англии после войны. [109] [110]
25 апреля 1945 года бронетанковая оперативная группа британско-американской миссии «Алсос» прибыла в Тейлфинген и окружила Институт химии кайзера Вильгельма. Гану сообщили, что он арестован. Когда его спросили об отчетах, связанных с его секретной работой по урану, Ган ответил: «Они все у меня здесь», и передал 150 отчетов. Его доставили в Хехинген , где он присоединился к Эриху Багге , Хорсту Коршингу , Максу фон Лауэ , Карлу Фридриху фон Вайцзеккеру и Карлу Вирцу . Затем их отвезли в полуразрушенный замок в Версале , где они услышали о подписании Акта о капитуляции Германии в Реймсе 7 мая. В последующие дни к ним присоединились Курт Дибнер, Вальтер Герлах, Пауль Хартек и Вернер Гейзенберг . [111] [112] [113] Все были физиками, за исключением Гана и Хартека, которые были химиками, и все работали над немецкой программой создания ядерного оружия, за исключением фон Лауэ, хотя он был хорошо осведомлен о ней. [114]
Их перевели в замок Факваль в Модаве , Бельгия, где Хан использовал это время для работы над своими мемуарами, а затем, 3 июля, их перевезли в Англию. 3 июля они прибыли в Фарм-Холл , Годманчестер , недалеко от Кембриджа . Пока они были там, все их разговоры, в помещении и на улице, тайно записывались с помощью скрытых микрофонов. Им дали британские газеты, которые Хан смог прочитать. Его очень встревожили их отчеты о Потсдамской конференции , на которой территория Германии была передана Польше и СССР. В августе 1945 года немецкие ученые были проинформированы об атомной бомбардировке Хиросимы . До этого момента ученые, за исключением Хартека, были полностью уверены, что их проект продвинулся дальше, чем любой другой в других странах, и главный ученый миссии Алсос Сэмюэль Гоудсмит ничего не сделал, чтобы исправить это впечатление. Теперь причина их заключения в Фарм-Холле внезапно стала очевидной. [114] [115] [116] [117]
Оправившись от шока от объявления, они начали рационализировать то, что произошло. Хан отметил, что он рад, что им это не удалось, а фон Вайцзеккер предложил им заявить, что они этого не хотели. Они составили меморандум по проекту, отметив, что деление было открыто Ханом и Штрассманом. Открытие того, что Нагасаки был уничтожен плутониевой бомбой, стало еще одним шоком, поскольку это означало, что союзники не только смогли успешно провести обогащение урана , но и освоили технологию ядерных реакторов . Меморандум стал первым черновиком послевоенной апологии. Идея о том, что Германия проиграла войну, потому что ее ученые были морально превосходны, была столь же возмутительной, сколь и невероятной, но нашла отклик в послевоенной немецкой академии. [118] Это привело в ярость Гоудсмита, чьи родители были убиты в Освенциме . [119] 3 января 1946 года, ровно через шесть месяцев после прибытия в Фарм-Холл, группе разрешили вернуться в Германию. [120] Хан, Гейзенберг, фон Лауэ и фон Вайцзеккер были доставлены в Гёттинген , который контролировался британскими оккупационными властями. [121]
16 ноября 1945 года Королевская шведская академия наук объявила, что Гану присуждена Нобелевская премия по химии 1944 года «за открытие деления тяжелых атомных ядер». [122] [123] Ган все еще находился в Фарм-Холле, когда было сделано объявление; таким образом, его местонахождение было секретом, и Нобелевский комитет не мог отправить ему поздравительную телеграмму. Вместо этого он узнал о своей награде 18 ноября из Daily Telegraph . [124] Его коллеги-интернированные ученые отпраздновали его награду, выступая с речами, шутя и сочиняя песни. [125]
Хан был номинирован на Нобелевские премии по химии и физике много раз еще до открытия деления ядра. За этим последовало еще несколько номинаций за открытие деления. [43] Номинации на Нобелевскую премию проверялись комитетами из пяти человек, по одному на каждую награду. Хотя Хан и Мейтнер получили номинации по физике, радиоактивность и радиоактивные элементы традиционно считались областью химии, и поэтому Нобелевский комитет по химии оценивал номинации. Комитет получил отчеты от Теодора Сведберга и Арне Вестгрена . Эти химики были впечатлены работой Гана, но считали, что работа Мейтнер и Фриша не была выдающейся, и не понимали, почему физическое сообщество считало их работу основополагающей. Что касается Штрассмана, хотя его имя и было в документах, существовала давняя политика присуждения наград самому старшему ученому в сотрудничестве. Поэтому комитет рекомендовал, чтобы премию по химии получил только Ган. [126]
При нацистском правлении немцам было запрещено принимать Нобелевские премии после того, как Нобелевская премия мира была присуждена Карлу фон Осецкому в 1936 году. [127] Поэтому рекомендация Нобелевского комитета по химии была отклонена Королевской шведской академией наук в 1944 году, которая также решила отложить премию на один год. Когда Академия пересмотрела награду в сентябре 1945 года, война уже закончилась, и, таким образом, немецкий бойкот закончился. Кроме того, химический комитет теперь стал более осторожным, поскольку было очевидно, что многие исследования проводились в Соединенных Штатах тайно, и предложил отложить еще на год, но Академия поддалась влиянию Йорана Лильестранда , который утверждал, что для Академии важно отстоять свою независимость от союзников во Второй мировой войне и присудить премию немцу, как она сделала после Первой мировой войны, когда присудила ее Фрицу Габеру. Таким образом, Хан стал единственным лауреатом Нобелевской премии по химии 1944 года. [126]
Приглашение посетить Нобелевские торжества было передано через посольство Великобритании в Стокгольме. [128] 4 декабря Хан был убежден двумя своими тюремщиками из Алсоса, американским подполковником Хорасом К. Калвертом и британским лейтенант-коммандером Эриком Уэлшем , написать письмо в Нобелевский комитет, принимая премию, но заявляя, что он не сможет присутствовать на церемонии награждения 10 декабря, поскольку его тюремщики не позволят ему покинуть Фарм-холл. Когда Хан запротестовал, Уэлш напомнил ему, что Германия проиграла войну. [129] Согласно уставу Нобелевского фонда, Хан имел шесть месяцев, чтобы прочитать лекцию о Нобелевской премии и до 1 октября 1946 года, чтобы обналичить чек на 150 000 шведских крон . [130] [131]
Хан был репатриирован из Фарм-Холла 3 января 1946 года, но вскоре стало очевидно, что трудности с получением разрешения на поездку от британского правительства означали, что он не сможет приехать в Швецию до декабря 1946 года. Соответственно, Академия наук и Нобелевский фонд получили продление от шведского правительства. [131] Хан присутствовал на церемонии через год после того, как ему была присуждена премия. 10 декабря 1946 года, в годовщину смерти Альфреда Нобеля , король Швеции Густав V вручил ему медаль Нобелевской премии и диплом. [123] [131] [132] Хан отдал 10 000 крон своей премии Штрассману, который отказался ею воспользоваться. [132] [133]
Самоубийство Альберта Фёглера 14 апреля 1945 года оставило KWS без президента. [53] Британский химик Берти Блаунт был назначен ответственным за его дела, пока союзники решали, что с ним делать, и он решил назначить Макса Планка временным президентом. Теперь, в возрасте 87 лет, Планк находился в маленьком городке Рогэтц , в районе, который американцы готовились передать Советскому Союзу . Голландский астроном Герард Кёйпер из миссии Алсос забрал Планка на джипе и привез его в Гёттинген 16 мая. [134] [135] 25 июля Планк написал Гану, который все еще находился в плену в Англии, и сообщил Гану, что директора KWS проголосовали за то, чтобы сделать его следующим президентом, и спросил, примет ли он эту должность. [53] Хан не получал письма до сентября и не считал себя хорошим выбором, так как считал себя плохим переговорщиком, но коллеги убедили его принять его. После возвращения в Германию он вступил в должность 1 апреля 1946 года. [136] [137]
Закон Союзного контрольного совета № 25 о контроле за научными исследованиями от 29 апреля 1946 года ограничил немецких ученых проведением только фундаментальных исследований, [53] и 11 июля Союзный контрольный совет распустил KWS по настоянию американцев, [138] которые посчитали, что он был слишком близок к национал-социалистическому режиму и представлял угрозу миру во всем мире. [139] Однако британцы, голосовавшие против роспуска, были более благосклонны и предложили Обществу кайзера Вильгельма продолжить работу в Британской зоне , при одном условии: изменить название. Хан и Гейзенберг были в смятении от такой перспективы. Для них это был международный бренд, который представлял политическую независимость и научные исследования высочайшего порядка. Хан отметил, что предлагалось изменить название во времена Веймарской республики , но Социал-демократическую партию Германии убедили не делать этого. [140] Для Гана это имя представляло старые добрые времена Германской империи , какой бы авторитарной и недемократичной она ни была, до ненавистной Веймарской республики. [141] Гейзенберг попросил Нильса Бора о поддержке, но Бор рекомендовал изменить имя. [140] Лиза Мейтнер написала Гану, объяснив, что:
За пределами Германии считается настолько очевидным, что традиция времен кайзера Вильгельма была губительной и что изменение названия KWS желательно, что никто не понимает сопротивления против этого. Ибо идея о том, что немцы являются избранным народом и имеют право использовать любые средства для подчинения «низших» народов, высказывалась снова и снова историками, философами и политиками, и, наконец, нацисты попытались воплотить ее в реальность... Лучшие люди среди англичан и американцев желают, чтобы лучшие немцы поняли, что должен быть окончательный разрыв с этой традицией, которая принесла всему миру и самой Германии величайшее несчастье. И как небольшой знак немецкого понимания название KWS должно быть изменено. Что в названии, если это вопрос существования Германии и, следовательно, Европы? [142]
В сентябре 1946 года в Бад-Дрибурге в британской зоне было создано новое Общество Макса Планка . [139] 26 февраля 1948 года, после того как зоны США и Великобритании были объединены в Бизонию , оно было распущено, чтобы освободить место для Общества Макса Планка , во главе с Ганом в качестве президента-основателя. Оно взяло под свой контроль 29 институтов бывшего Общества кайзера Вильгельма, которые находились в британской и американской зонах. Когда в 1949 году была образована Федеративная Республика Германия (или Западная Германия), пять институтов, расположенных во французской зоне, присоединились к ним. [143] Институт химии кайзера Вильгельма, теперь под руководством Штрассмана, построил и отремонтировал новое здание в Майнце , но работа продвигалась медленно, и он не переехал из Тейлфингена до 1949 года. [144] Настойчивость Гана в сохранении Тельшова в качестве генерального секретаря едва не вызвала восстание против его президентства. [145] В своих усилиях по восстановлению немецкой науки Ган был щедр на выдачу persilschein (сертификатов обнуления), написав один для Готфрида фон Дросте , который вступил в штурмовые отряды (СА) в 1933 году и в НСДАП в 1937 году и носил форму СА в Институте химии кайзера Вильгельма, [146] а также для Генриха Хёрляйна и Фрица тер Меера из IG Farben. [147] Ган был президентом Общества Макса Планка до 1960 года и сумел вернуть себе славу, которой когда-то пользовалось Общество кайзера Вильгельма. Были основаны новые институты и расширены старые, бюджет вырос с 12 миллионов немецких марок в 1949 году (что эквивалентно 32 миллионам евро в 2021 году) до 47 миллионов в 1960 году (что эквивалентно 115 миллионам евро в 2021 году), а численность персонала выросла с 1400 до почти 3000 человек. [53]
После Второй мировой войны Хан решительно выступил против использования ядерной энергии в военных целях. Он считал применение своих научных открытий в таких целях злоупотреблением или даже преступлением. Историк Лоуренс Бадаш писал: «Его военное признание извращения науки для создания оружия и его послевоенная деятельность по планированию направления научных усилий его страны теперь все больше склоняли его к тому, чтобы стать представителем социальной ответственности». [148]
В начале 1954 года он написал статью «Кобальт 60 – опасность или благословение для человечества?» о нецелевом использовании атомной энергии, которая была широко перепечатана и передана по радио в Германии, Норвегии, Австрии и Дании, а также в английской версии по всему миру через BBC. Международная реакция была обнадеживающей. [149] В следующем году он инициировал и организовал Майнаускую декларацию 1955 года, в которой он и другие международные лауреаты Нобелевской премии обратили внимание на опасность атомного оружия и настоятельно предупредили народы мира об использовании «силы как последнего средства», и которая была опубликована через неделю после аналогичного Манифеста Рассела-Эйнштейна . В 1956 году Хан повторил свое обращение с подписями 52 своих коллег-нобелевских лауреатов со всех уголков мира. [150]
Хан также сыграл важную роль и был одним из авторов Геттингенского манифеста от 13 апреля 1957 года, в котором он вместе с 17 ведущими немецкими учёными-атомщиками протестовал против предлагаемого ядерного вооружения вооружённых сил Западной Германии ( бундесвера ). [151] Это привело к тому, что Хан получил приглашение встретиться с канцлером Германии Конрадом Аденауэром и другими высокопоставленными должностными лицами, включая министра обороны Франца Йозефа Штрауса и генералов Ганса Шпайделя и Адольфа Хойзингера (оба были генералами в нацистскую эпоху). Два генерала утверждали, что бундесверу необходимо ядерное оружие, и Аденауэр принял их совет. Было составлено коммюнике, в котором говорилось, что Федеративная Республика не производит ядерное оружие и не будет просить своих учёных делать это. [152] Вместо этого немецкие войска были оснащены ядерным оружием США. [153]
13 ноября 1957 года в Концертхаусе (Концертном зале) в Вене Хан предупредил об «опасностях экспериментов с атомной и водородной бомбами» и заявил, что «сегодня война больше не является средством политики — она только уничтожит все страны мира». Его высоко оцененная речь передавалась на международном уровне австрийским радио Österreichischer Rundfunk (ÖR). 28 декабря 1957 года Хан повторил свой призыв в английском переводе для Болгарского радио в Софии , который транслировался во всех странах Варшавского договора . [154] [155]
В 1959 году Хан стал одним из основателей в Берлине Федерации немецких ученых (VDW), неправительственной организации, которая привержена идеалу ответственной науки. Члены Федерации считают своим долгом учитывать возможные военные, политические и экономические последствия и возможности нецелевого использования атомной энергии при проведении своих научных исследований и преподавания. С результатами своей междисциплинарной работы VDW обращается не только к широкой общественности, но и к лицам, принимающим решения на всех уровнях политики и общества. [156] Вплоть до своей смерти Отто Хан не уставал предупреждать об опасностях гонки ядерных вооружений между великими державами и радиоактивного заражения планеты. [157] Лоуренс Бадаш писал:
Важно не то, что ученые могут не соглашаться с тем, в чем заключается их ответственность перед обществом, а то, что они осознают, что ответственность существует, говорят о ней, и когда они говорят, они ожидают повлиять на политику. Отто Ган, как представляется, был даже больше, чем просто примером этой концептуальной эволюции двадцатого века; он был лидером в этом процессе. [158]
Он был одним из подписавших соглашение о созыве конвенции для разработки всемирной конституции . [159] [160] В результате, впервые в истории человечества, Всемирная учредительная ассамблея собралась для разработки и принятия Конституции Федерации Земли . [161]
В октябре 1951 года недовольный изобретатель выстрелил в спину Хану, в 1952 году он получил травму в автокатастрофе, а в 1953 году перенес небольшой сердечный приступ. В 1962 году он опубликовал книгу Vom Radiothor zur Uranspaltung ( От радиотора к делению урана ). Она была выпущена на английском языке в 1966 году под названием Otto Hahn: A Scientific Autobiography с предисловием Гленна Сиборга. Успех этой книги, возможно, побудил его написать еще одну, более полную автобиографию, Otto Hahn. Mein Leben , но прежде чем она была опубликована, он сломал один из позвонков на шее, выходя из машины. Он постепенно слабел и умер в Геттингене 28 июля 1968 года. Его жена Эдит пережила его всего на две недели. [162] Он был похоронен в Штадтфридхофе в Геттингене. [163] На следующий день после его смерти Общество Макса Планка опубликовало следующий некролог во всех крупных газетах Германии, Австрии и Швейцарии:
28 июля, на 90-м году жизни, скончался наш почетный президент Отто Ган. Его имя будет записано в истории человечества как основателя атомного века . В его лице Германия и весь мир потеряли ученого, который в равной степени отличался своей честностью и личной скромностью. Общество Макса Планка скорбит по своему основателю, который продолжил задачи и традиции Общества кайзера Вильгельма после войны, а также скорбит по хорошему и любимому человеку, который будет жить в памяти всех, кто имел возможность встретиться с ним. Его работа будет продолжаться. Мы вспоминаем его с глубокой благодарностью и восхищением. [164] [165]
Фриц Штрассман писал:
Число тех, кто смог быть рядом с Отто Ганом, невелико. Его поведение было для него совершенно естественным, но для следующих поколений он будет служить образцом, независимо от того, восхищаются ли мы в отношении Отто Гана его гуманным и научным чувством ответственности или его личным мужеством. [166]
Отто Роберт Фриш вспоминал:
Хан оставался скромным и неформальным всю свою жизнь. Его обезоруживающая откровенность, неизменная доброта, здравый смысл и озорной юмор будут помнить его многочисленные друзья по всему миру. [167]
Королевское общество в Лондоне написало в некрологе:
Примечательно, как после войны этот довольно скромный ученый, который провел всю жизнь в лаборатории, стал эффективным администратором и важной общественной фигурой в Германии. Ган, известный как первооткрыватель ядерного деления, пользовался уважением и доверием за свои человеческие качества, простоту манер, прозрачную честность, здравый смысл и преданность. [168]
В течение своей жизни Ган был награжден орденами, медалями, научными премиями и стипендиями академий, обществ и институтов со всего мира. В конце 1999 года немецкий новостной журнал Focus опубликовал опрос 500 ведущих ученых-естественников, инженеров и врачей о самых важных ученых 20-го века. В этом опросе Ган был избран третьим (с 81 очком) после физиков-теоретиков Альберта Эйнштейна и Макса Планка, и, таким образом, самым значительным химиком своего времени. [169]
Помимо Нобелевской премии по химии ( 1944 ), Гану были присуждены:
.jpg/1280px-Otto_Hahn_(Frankfurt).jpg)
В 1962 году Хан стал почетным президентом Общества Макса Планка. [174]
Он был почетным членом Лондонского университетского колледжа, [176]
Объекты, названные в честь Хана, включают:
В разное время выдвигались предложения, сначала в 1971 году американскими химиками, что вновь синтезированный элемент 105 следует назвать ганием в честь Гана, но в 1997 году ИЮПАК назвал его дубнием , в честь российского исследовательского центра в Дубне . В 1992 году элемент 108 был открыт немецкой исследовательской группой, и они предложили название хассий (в честь Гессе ). Несмотря на давнюю конвенцию о предоставлении первооткрывателю права предлагать название, комитет ИЮПАК 1994 года рекомендовал назвать его ганием . [186] После протестов немецких первооткрывателей название хассий (Hs) было принято на международном уровне в 1997 году. [187]
