Lichtgestalt im Schatten

Am 27. Oktober 1968 starb jene österreichische Physikerin, die vor 80 Jahren als erste die Kernspaltung erklären konnte - und trotzdem keinen Nobelpreis erhielt: Lise Meitner.

Rom, 1934. Der italienische Physiker Enrico Fermi hat Uran mit Neutronen beschossen. Dabei sind angeblich noch schwerere Elemente entstanden, die in der Natur nicht vorkommen: Transurane, künstlich erzeugte radioaktive Elemente. Vier Jahre lang bezweifelt kaum jemand die Richtigkeit dieser Hypothese. Am 10. Dezember 1938 wird Fermi dafür der Physiknobelpreis in Stockholm überreicht. Doch schon ein paar Wochen danach muss die Königlich-Schwedische Akademie erkennen, dass Fermi, der Prometheus der italienischen Kernphysik, sein weltbewegendes Experiment falsch interpretiert hat: Ohne es zu ahnen, ist dem Italiener vor vier Jahren in Wahrheit die erste Kernspaltung gelungen. Zu dieser epochalen Erkenntnis gelangt um die Weihnachtsfeiertage 1938 die österreichische Physikerin Lise Meitner.

Sendungshinweis Diesem Thema widmen sich auch zwei Ausgaben der Ö1-Dimensionen: "Österreichs Madame Curie, 24.10., sowie „Kungälv oder die Kernspaltung im Kopf der Frau“, 25.10. Beide Sendungen um 19.05 Uhr.

Lebensstationen einer Pionierin

Lise Meitner wird am 17. November 1878 als drittes Kind jüdischer Eltern in Wien geboren. In diesem Jahr darf man noch Jude, nicht aber eine Frau sein, wenn man studieren möchte. Trotzdem nimmt Lise Meitner später an der Wiener Universität ein naturwissenschaftliches Studium auf: Mathematik und Physik. Die 28-Jährige und ihre Kommilitonin Selma Freud sind erst die zweiten Frauen, die 1906 an der Universität Wien in Physik promovieren. Meitners großes Vorbild ist Marie Curie, deren Arbeiten über Radioaktivität sie begeistern und zu eigenen Forschungen antreiben. 1907 übersiedelt die Physikerin nach Berlin, wo sie Max Plancks Assistentin wird und ihre Zusammenarbeit mit dem Radiochemiker Otto Hahn aufnimmt. Das fundamentale Ergebnis dieser Forschungskooperation ist die Entdeckung der Kernspaltung.

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Als dieser Durchbruch gelingt, lebt und forscht die 60-jährige Wienerin bereits im schwedischen Exil. Nach dem Anschluss Österreichs ans Deutsche Reich im März 1938 ist der Jüdin gerade noch die Flucht aus Berlin gelungen, wo Otto Hahn und Fritz Strassmann an den gemeinsamen Experimenten weiter arbeiten. Per Ferndiagnose kann Meitner unter Mithilfe ihres Neffen Otto Robert Frisch erklären, was ihre Berliner Forschungspartner im Experiment durchführt haben, aber nicht deuten können, so wie Enrico Fermi vier Jahre zuvor: Die Spaltung des Atomkerns.

„Schreckliches“ Barium

Im Berliner Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie haben Direktor Hahn und sein junger Mitarbeiter Strassmann die Neutronen vorschriftsmäßig durch einen Paraffinblock geschickt, bevor sie in den Uran-Atomkern schießen. Erst diese verlangsamten Neutronen können von dem Atomkern geschluckt werden: Bleibt ein Neutron dort stecken, kann es sich in ein Proton und ein Elektron verwandeln. Das Elektron fliegt aus dem Kern, übrig bleibt ein Atomkern, in dem sich nun ein Proton mehr befindet. Der Uran-Atomkern hat plötzlich die Kernladungszahl 93; er besitzt also 93 Protonen. Ein Transuran muss entstanden sein, glauben auch Hahn und Strassmann.

Sie unterziehen ihre bestrahlte Uranprobe einer chemischen Analyse und erwarten verschiedene radioaktive Radium-Isotope, die rasch wieder zerfallen. In ihrer Probe findet sie aber Barium, dessen Atomkerne die Kernladungszahl 56 besitzen, also viel kleiner und leichter sind. Falls den beiden kein Fehler unterlaufen ist, würde das eine wissenschaftliche Revolution bedeuten.

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Dementsprechend aufgeregt klingt ein Brief, den Hahn am 19. Dezember 1938 nach Schweden an Meitner schreibt: „Immer mehr kommen wir zu dem schrecklichen Schluss: Unsere Radium-Isotope verhalten sich nicht wie Radium, sondern wie Barium. Wir wissen dabei selbst, dass es eigentlich nicht in Barium zerplatzen kann… Falls Du irgendetwas vorschlagen könntest, das Du publizieren könntest, dann wären es doch noch eine Art Arbeit zu dreien.“ Lise Meitner kann – schon am 24. Dezember 1938.

Ein erhellender Winterspaziergang

Ort des Geschehens ist Kungälv im Südwesten Schwedens. Dort verbringt Meitner gemeinsam mit ihren Neffen Otto Robert Frisch, ebenfalls Physiker, die Weihnachtsferien. Am Heiligen Abend unternehmen die beiden einen langen Spaziergang durch die verschneite Winterlandschaft, der mit der theoretischen Deutung der Kernspaltung endet. Dabei stellen Sie sich den Atomkern zunächst als Flüssigkeitstropfen vor, wie es Niels Bohr in seinem Modell nahelegt und auch George Gamovs Theorie beschreibt.

Will man einen solchen Tropfen spalten, steht dem als Kraft seine Oberflächenspannung entgegen. Doch ein Atomkern unterscheidet sich in einem fundamentalen Punkt von einem Flüssigkeitstropfen: Er ist elektrisch geladen, positiv, und dies wirkt der Oberflächenspannung entgegen. Meitner und Frisch vermuten, dass bei einem großen, instabilen Atomkern starke Abstoßungskräfte zum Zerplatzen führen: „ ... es bildet sich eine Art ‚Taille‘, schreibt Meitner später, „und schließlich erfolgt eine Trennung in zwei ungefähr gleich große, leichtere Kerne, die dann wegen ihrer gegenseitigen Abstoßung mit großer Heftigkeit auseinanderfliegen.“

Baum(stamm) der Erkenntnis

An diesem Punkt ihrer Überlegungen angelangt, unterbrechen Meitner und Frisch ihren Spaziergang. Sie setzen sich auf einen Baumstamm, ist in den Erinnerungen Frischs nachzulesen, und beginnen zu rechnen: „...und fanden, dass die Ladung des Urankerns tatsächlich genügte, um die Oberflächenspannung fast vollständig zu überwinden. Der Urankern glich also wirklich einem wackelnden, unstabilen Tropfen, der bei geringster Störung, wie z.B. beim Aufprall eines einzigen Neutrons, in zwei Teile zerfallen kann.“ Bei dieser Spaltung des Urankerns fliegen die zwei Teile mit hoher Geschwindigkeit auseinander. Und Tempo ist Energie. Meitners und Frischs Berechnungen ergeben ungefähr 200 Megaelektronvolt. Eine erstaunlich genaues Resultat, vergleicht man es mit heutigen Messergebnissen.

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Woher aber kommt diese Energie? Meitner erinnert sich an die Berechnungsformel für Kernmassen und findet heraus, dass die zwei Kerne, die sich bei der Spaltung des Urankerns bilden, zusammen leichter als der ursprüngliche Urankern sind: Ein Fünftel Protonenmasse beträgt dieser Unterschied. Wenn Masse verschwindet, entsteht nach Einsteins Formel E=mc² Energie. Und ein Fünftel Protonenmasse entspricht genau der Energie von 200 Megaelektronvolt. Nun passen Experiment und Theorie endlich zusammen. Otto Hahn und Fritz Strassmann haben in Berlin tatsächlich den Atomkern gespalten! Und Lise Meitner und Otto Robert Frisch haben in Kungälv die physikalische Erklärung dafür gefunden!

Die verhinderte Nobelpreisträgerin

Eine Frau und drei Männer haben die Atomphysik auf den Kopf gestellt. 1945, sieben Jahre später, wird dafür allerdings nur Otto Hahn mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet, rückwirkend für das Jahr 1944. Hahns Berliner Mitarbeiter Fritz Strassmann geht in Stockholm ebenso leer aus wie Otto Robert Frisch und vor allem - Lise Meitner. Da nützt es wenig, dass sich sogar Albert Einstein für Meitner ausgesprochen hat. Am entscheidenden Experiment sei sie nicht unmittelbar beteiligt gewesen, argumentieren die einen; die Physik sei nicht neu gewesen, ergänzen die anderen; und eine Frau sei sie obendrein, denken vermutlich alle. Bis heute für viele Physiker und Wissenschaftshistorikerinnen eine der umstrittensten Entscheidungen der Königlich-Schwedischen Akademie der Wissenschaften, für manche sogar eine glatte Fehlentscheidung.

Als Frau hat Lise Meitner in ihrer wissenschaftlichen Laufbahn immer wieder massive Benachteiligungen erfahren müssen. In dieser Hinsicht ist die Nicht-Berücksichtigung des Nobelpreiskomitees der letzte, aber hochoffizielle Diskriminierungsakt gegen eine Wissenschaftlerin gewesen, deren Arbeiten zu den bedeutendsten in der Kernphysik des 20. Jahrhunderts zählen.

„Österreichs Madame Curie“ stirbt am 27. Oktober 1968 in Cambridge. Heute erinnern das chemische Element 109, das „Meitnerium“, eine Büste im Arkadenhof der Uni Wien und ein Grabstein im englischen Bramley an die österreichische Physikerin. Darauf zu lesen in englischen Lettern: „Lise Meitner, eine Physikerin, die niemals ihre Menschlichkeit verlor.“

Armin Stadler, Ö1-Wissenschaft

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