Lise Meitner, Otto Hahn und Fritz Straßmann Die Berliner Jahre 1934-38 GÜNTER HERRMANN Mainz, 22. Februar 2002

Lise Meitner, Otto Hahn Lise Meitner, Otto Hahn und Fritz Straßmann und Fritz Straßmann

Die Berliner Jahre 1934-38 Die Berliner Jahre 1934-38 GÜNTER HERRMANN

Mainz, 22. Februar 2002

Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38 2

Das Berliner Team späterDas Berliner Team später

1956 in Mainz vor dem Kurfürstlichen Schloss


Periodensystem der Elemente Periodensystem der Elemente 19341934

H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Cr24

V23

Zn30

Cu29

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Mo42

Nb41

Sr38

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

Rn86 Po

84 Bi

83 Pb

82 Tl

81 Hg

80 Au

79 La

57 71 Ir

77 Pt

78 Hf

72 Os

76 Re

75 U

92 Pa

91 Ra

88 Ac

89 Th

90

Mg12

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Be4

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

6 5 12 11 3 9 10 4 8 7

1 2 17 1615 14 13

18

La57

Sm62

Ce58

Yb70

Tm69

Er68

Ho67

Pr59

Tb65

Dy66

Nd60

Gd64

Eu63

Lu71


H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Cr24

V23

Zn30

Cu29

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Mo42

Nb41

Sr38

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

Rn86 Po

84 Bi

83 Pb

82 Tl

81 Hg

80 Au

79 La

57 71 Ir

77 Pt

78 Hf

72 Os

76 Re

75 U

92 Pa

91 Ra

88 Ac

89 Th

90

Mg12

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Be4

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

6 5 12 11 3 9 10 4 8 7

1 2 17 1615 14 13

18

U92

Th90

Pa91

Th90

U92

Pa91

Transmutation chemischer Elemente Transmutation chemischer Elemente

P15

Al13

spontan ... ... und erzwungen


Zn30

Cu29

Cr24

V23

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Rn86 Po

84 Bi

83 Pb

82 Tl

81

Cd48

Ag47

Hg80

Au79

H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Mo42

Nb41

Sr38

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

La 57 71

Ir77

Pt78

Hf72

Os76

Re75

U92

Pa91

Ra88

Ac89

Th90

Mg12

Be4

6 53 9 10 4 8 7

1 2

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

12 11

17 1615 14 13 18

Cu29

Zn30

Cr24

Mn25

U92

93

Elementsynthese mit NeutronenElementsynthese mit Neutronen

Enrico Fermi et al., Rom 1934: Anlagern eines Neutrons, danach Zerfall ins rechts daneben stehende Element


U92 93

Cr24

Mn25

Mo42

Ma43

W74

Re75

6 7V

23 Sc

21 Ti

22

H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Nb41

Sr38

Y39

Zr40

Ta73

Ba56

La 57 71

Hf72

Pa91

Ra88

Ac89

Th90

Mg12

Be4

53 4

1 2

Zn30

Cu29

Co27

Ni28

Fe26

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Rh45

Pd46

Ru44

Rn86

Po84

Bi83

Pb82

Tl81

Hg80

Au79

Ir77

Pt78

Os76

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

12 11 9 10 8

17 1615 14 13

18

Mn25 Ma

43 Re

75

Element 93 im Periodensystem Element 93 im Periodensystem Welchem Element steht Element 93 am nächsten?


Arbeitstisch Arbeitstisch im Deutschen Museum im Deutschen Museum MünchenMünchen

Bestrahlen

Chemie

Messen

Zählrohr

VerstärkerZählwerk

Messproben


Letzte gemeinsame Publikation Letzte gemeinsame Publikation 12.07.3812.07.38

Am 13. Juli 1938 flieht Lise Meitner, begleitet vom holländischen Physiker Dirk Coster, in die Niederlande. Danach am Nobel Institute for Physics in Stockholm. Beginn des Briefwechsels Hahn-Meitner.

Eingereicht bei der Zeitschrift Naturwissenschaften

U92 95

96

94

93

97


H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Cr24

V23

Zn30

Cu29

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Mo42

Nb41

Sr38

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

Rn86

Po84

Bi83

Pb82

Tl81

Hg80

Au79

La57

Ir77

Pt78

Hf72

Os76

Re75

U92

Pa91

Ra88

Ac89

Th90

Mg12

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Be4

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

6 5 12 11 3 9 10 4 8 7

1 2 17 1615 14 13

18

Die Wende: Radium statt TransuraneDie Wende: Radium statt TransuraneIrène Curie & Paul Savitch (Paris) publizieren ein dem Lanthan

ähnliches Element 93 und greifen die Berliner Ergebnisse an (eingereicht 12.07.38).

Straßmanns Vermutung: das „Cu-Sa“ ist ein Gemisch der bekannten Elemente Radium und Actinium.

Daher: Suche nach Radium durch dessen Fällung zusammen mit Barium.

La ? La57

Ra88

Ac89


Aus O. Hahns Taschenkalender Aus O. Hahns Taschenkalender 21.10.3821.10.38

21.10.38

Arbeit von Curie + Savitchbegonnen nachzumachen: Der 3,5 Stunden-Körper scheint da zu sein ! Aber Eigg. un-verständlich


Erste Seite von „Chem. II“ Erste Seite von „Chem. II“ 1.11.381.11.38

Fritz Straßmanns Protokoll: Weitere Prüfung des „Cu-Sa“ (Curie-Savitch Aktivität) auf Radium-Actinium

.....


KomplikationenKomplikationen Mitte November 1938Mitte November 1938

Drei (oder gar vier) Radium-Actinium “Körper“:


Definitive Tests auf RadiumDefinitive Tests auf Radium abab 25.11.3825.11.38

Barium-Lösung mit Spuren von Radium

Beim Auskristallisieren von Bariumsalzen aus Lösungen reichert sich Radium in der ersten Fraktion stark an (Marie Curie, 1898).

Aber: das „Radium“ aus Uran reichert sich nicht an, sondern verteilt sich gleichförmig auf die Fraktionen.

Im „Indikatorversuch“ werden „Radium III“ aus Uran und natürliches Radium (Hahns Mesothor 1) gemeinsam fraktioniert.

Kristalle

1 32

Drei aufeinander folgende Barium-Fraktionen


Indikatorversuch „Ra III - Msth I“ S. 76 - 77

15,5 g Uran wird vom 16.XII. abends bis 17.XII. morgens 8 Uhr bestrahlt. Dann 2 ½ Stunden das „Ra II“ (14 min) zerfallen lassen. Dann das 86 min-Ra III frisch, also frei von Ac I und Ac II hergestellt. Dieses mit einer hinreichenden Menge vorher von Th B + C und Rdth befreiten Menge von Msth I versetzt, alles gemeinsam mit BaBr2 2g Ba - fraktioniert. Konzentration der Säure bei den Fraktionen blieb ungefähr gleich.

Der Indikatorversuch: Der Indikatorversuch: ChemieprotokollChemieprotokoll

Samstag,17.12.38


Indikatorversuch: Indikatorversuch: 1. Bariumbromid-Fraktion II 1. Bariumbromid-Fraktion II

17.12.11:15 h

17.12.19:41 h

18.-21.12.

59,9Imp/min

46,3

66

Zeitpunkt Zeitpunkt ZählrateZählrate


xxxx

x

xxx x

Indikatorversuch: Indikatorversuch: Analyse der MessdatenAnalyse der Messdaten

natürliches Radium

„Radium“ aus Uran

X XXX

XX X

X

reines „Radium“ aus Uran


Indikatorversuch:Indikatorversuch: das Fazitdas Fazit

Otto Hahns Kommentar im Protokoll:

ergibt Fraktion I : II : III. für Msth 66 : 24,5 : 11

für RaIII 80 : 70-(80):65-70

für Msth 1 : 6 für Ra III 1 : 1,2

nat. Ra 1 : 6„Ra“ aus U 1 : 1,2


Otto Hahn an Lise Meitner Otto Hahn an Lise Meitner 19.12.38, 23 h19.12.38, 23 h

Inzwischen arbeite ich, und arbeitet Strassmann unermüdlichan den Urankörpern [ ... ]Es ist nämlich etwas bei den „Radiumisotopen“, was so merkwürdig ist, dass wir es vorerst nur Dir sagen. [ ... ]

Sie lassen sich von allen Elementen ausser Barium trennen; alle Reaktionen stimmen. Nur eine nicht [ ... ]: die Fraktionierung funktioniert nicht. Unsere Ra-isotope verhalten sich wie Ba. [ ... ]Dann habenStrassmann + ich am Samstag eines unserer „Ra“-Isotope und Msth I als Indikator fraktioniert. Das Mesothor wurde programmässig angereichert, unser Ra nicht. [ ... ]

Aber immer mehr kommen wir zu dem schrecklichen Schluss: Unsere Ra-isotope verhalten sich nicht wie Ra, sondern wie Ba. [ ... ]

Ich habe mit Strassmann verabredet, dass wir vorerst nur Dir dies sagen wollen. Vielleicht kannst Du irgend eine phantastische Erklärung vorschlagen. Wir wissen dabei selbst, dass es eigentlich nicht in Ba zerplatzen kann.


Hahn & Straßmanns 1. Arbeit Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 I22.12.38 I

.... der chemische Kunstgriff .... der chemische Kunstgriff


Hahn & Straßmanns 1. Arbeit Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 II22.12.38 II

Ganz am Schluss gehen H+S auf einige neuere Untersuchungen ein, die sie der seltsamen Ergebnisse wegen nur zögernd veröffentlichen: die Radium-Barium Fraktionierungen:


Hahn & Straßmanns 1. Arbeit Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 III22.12.38 III

Kopie des Manuskripts geht an Lise Meitner am 23.12.38 nach Kungälv/Schweden.


Hahn & Straßmanns 2. Arbeit Hahn & Straßmanns 2. Arbeit 28.01.3928.01.39

H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Cr24

V23

Zn30

Cu29

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Mo42

Nb41

Sr38

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

Rn86

Po84

Bi83

Pb82

Tl81

Hg80

Au79

La 57 71

Ir77

Pt78

Hf72

Os76

Re75

U92

Pa91

Ra88

Ac89

Th90

Mg12

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Be4

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

6 5 12 11 3 9 10 4 8 7

2 17 1615 14 13

1 18

Ba56

La57

Xe54

Cs55

Sr38

Y39

Kr36

Rb37

9292 = = 5656 + + 3636 Protonen Protonen


L. Meitner & O.R. Frisch: L. Meitner & O.R. Frisch: DeutungDeutung 31.12.3831.12.38

+ +

Beim Spaziergang von „Tanterl“ und Neffe im Schnee in Kungälv


O.R. Frisch: Spaltung bestätigt O.R. Frisch: Spaltung bestätigt 13.1.3913.1.39


Weltweite ResonanzWeltweite ResonanzInnerhalb eines Monats 19 Bestätigungen durch 12 experimentelle und 7 theoretische ArbeitenDie Tagespresse berichtet (New York Times, 18.01.1939):„Atomic Explosion Frees 200,000,000 Volts - New Physics Phenomenon Credited to Hahn“Verpasste Gelegenheiten: „Frisch“-Experimente (u.a. E. Fermi et al.),Barium-Fällungen (F. Straßmann 1936, Berlin-Team Frühjahr 1938) u.a.m.


H1 Li

3 Na

11 K

19

Cs55

Rb37

Ca20

Kr36

Br35

Se34

As33

Ge32

Ga31

Cr24

V23

Zn30

Cu29

Sc21

Co27

Ni28

Ti22

Fe26

Mn25

Mo42

Nb41

Sr38

Xe54

I53

Te52

Sb51

Sn50

In49

Cd48

Ag47

Y39

Rh45

Pd46

Zr40

Ru44

Ma43

W74

Ta73

Ba56

Rn86 Po

84 Bi

83 Pb

82 Tl

81 Hg

80 Au

79 La

57 71 Ir

77 Pt

78 Hf

72 Os

76 Re

75 U

92 Pa

91 Ra

88 Ac

89 Th

90

Mg12

Ar18

Cl17

S16

P15

Si14

Al13

Be4

Ne10

F9

O8

N7

C6

B5

He2

6 5 12 11 3 9 10 4 8 7

1 2 17 1615 14 13

18

93

94

95

96

Falsche PrämissenFalsche Prämissen

Tc43

Kr36

Ba56

Kernreaktionen liefern nur benachbarte Elemente

Transurane sind Elemente der Gruppen 7 bis 10

93„Element 93“ war 43, Technetium, Tc


Faszination und TragikFaszination und Tragik

Die Faszination: Zugang zur Energie der Atomkerne als neue Energiequelle (E. Rutherford noch 1933: „moonshine“)

Die Tragik: mit dem Ausbruch des 2. Weltkriegs dominieren die militärischen Aspekte


EpilogEpilog

Otto Robert Frisch in „What Little I Remember“: „In the end it was good solid chemistry that

got things on the right track“

Documents

Lise Meitner, Otto Hahn und Fritz Straßmann Die Berliner Jahre 1934-38 GÜNTER HERRMANN Mainz, 22. Februar 2002