Lise Meitner y el premio nobel de fisión nuclear que nunca se entregó

Gabriela Pérez Aguirre*  

Humilde, modesta, incluso tímida en público, pero tenaz, testaruda y brillante. Su objetivo en la vida fue adentrarse en la física y en su investigación. Sueño que logró alcanzar pese a los prejuicios y obstáculos que tuvo que superar.  

Lise Meitner nació el 7 de noviembre de 1878, en Viena, entonces la capital del Imperio Austro-Húngaro, la tercera de ocho hijos. En la escuela sobresalió en matemáticas y ciencias, pero para ella, como para todas las niñas austriacas de esa época, la escuela terminaba por ley a los 14 años. A las mujeres no se les permitía ingresar a los estudios universitarios y, por lo tanto, ni siquiera al bachillerato. Su padre le aconsejó que se matriculara en un curso de tres años para enseñar idiomas en las escuelas; Lise eligió el francés y obtuvo su diploma en 1899.  

Ese mismo año se aprobó la ley que finalmente permitió el acceso de las mujeres a la Universidad; su padre pagó entonces a un profesor particular para que le permitiera recuperar los “años perdidos”, como ella misma los definía, y en dos años obtuvo el diploma necesario para inscribirse en la Universidad. En el verano de 1901 Lise aprobó el examen de ingreso en la Universidad de Viena y, a partir del segundo año, decidió seguir el curso de estudios de física. Nueve de los cursos que tomó, que incluyen óptica, termodinámica, teoría cinética de los gases, electricidad y magnetismo, los impartió el profesor Ludwig Boltzmann, quien fascinó a Lise.  

“Estaba tan entusiasmado con todo lo que nos enseñó que después de cada lección, sentí que se nos había revelado un mundo nuevo y maravilloso”, dijo Lise más tarde, recordando esas lecciones. Lo cierto es que Boltzmann le dio una visión de la física que nunca perdería. En 1906 Lise obtuvo su doctorado con honores, fue la segunda mujer en obtenerlo en la Universidad de Viena. Escribió a Marie Curie para ir a trabajar con su grupo a París, pero en ese momento no había plazas disponibles. Luego empezó a dar clases en un colegio de niñas por la mañana, continuando su actividad investigadora por la tarde en el Instituto de Física, sin tener oficialmente ningún cargo. En septiembre de 1906, la noticia del suicidio de Boltzmann la conmocionó.  

En 1907 tuvo que pedir permiso a Max Planck para seguir sus conferencias en la Universidad de Berlín, petición no dictada por formalidades, sino por el hecho de que las universidades prusianas aún no permitían la matrícula de mujeres. Planck aceptó la petición de Meitner y su padre subvencionó el traslado a Berlín. Lise comenzó a colaborar con un químico de su edad, un ex alumno de Rutherford, Otto Hahn, una colaboración que duraría décadas. Sin embargo, durante muchos años Lise aún no tuvo un cargo oficial en el Instituto donde trabajaba, ni le pagaron por su trabajo y ni siquiera tenía derecho a un espacio adecuado donde pudiera realizar su labor. Fue Hahn quien le consiguió el uso de una pequeña habitación utilizada como almacén de herramientas dentro del Instituto para instalar sus aparatos experimentales para el estudio de la radiactividad, un área de investigación que en ese momento estaba a la vanguardia de todos los laboratorios de Europa: de París con los Curie a Roma con los chicos de Via Panisperna, por citar los ejemplos más conocidos. En 1908 Meitner y Hahn publicaron el descubrimiento de un nuevo isótopo de actinio, en 1909 descubrieron que un núcleo inestable que emite una partícula alfa experimenta un retroceso, similar a una pistola disparando una bala. Rutherford a menudo enviaba a su ex alumno Otto Hahn muestras radiactivas por correo. Lise siempre asombraba al cartero al decirle, antes de entregar cartas y paquetes, si entre ellos había algo del laboratorio de Rutherford. El secreto estaba en los electroscopios del laboratorio, capaces de revelar la radiación emitida por los paquetes enviados por el físico neozelandés. En aquellos tiempos de estudios pioneros sobre la radiactividad, aún no se conocían los riesgos por exposición a la radiación; Tan pronto como Lise se dio cuenta de esto, hizo cumplir un estricto protocolo en el laboratorio para la prevención de daños y la protección de los investigadores. 

LOS CHICOS DE LA VÍA PANISPERNA  

En  italiano,  I ragazzi di Via Panisperna) fueron un grupo de jóvenes científicos liderados por  Enrico Fermi. En  1934, en Roma, realizaron el famoso descubrimiento de los neutrones lentos que abrió las puertas a la construcción del reactor nuclear y, posteriormente, de la bomba atómica. El apodo del grupo deriva del nombre de la calle donde se encontraba el Departamento de Física de la Universidad de La Sapienza en Roma. La calle tomaba su nombre del monasterio de San Lorenzo en Panisperna que se encuentra en la vecindad. 

En 1912 Max Planck le ofreció a Meitner un puesto remunerado como su asistente. En el mismo año, el Instituto de Química Kaiser Wilhelm contrató a Lise Meitner y a Otto Hahn. Con casi 35 años había obtenido finalmente la independencia económica. Unos meses más tarde se vio obligada a interrumpir su trabajo debido a la Primera Guerra Mundial: ella en un lado del frente y Marie Curie en el otro lado ayudando a los soldados heridos usando sus habilidades de rayos X. Muy conmovida por la experiencia, Lise he Regresó a Berlín antes del final de la guerra y se sumergió nuevamente en la investigación. En 1918, Hahn y Meitner fueron los primeros en aislar un isótopo de larga vida media del elemento químico protactinio (231 91Pa) y en 1921 el isótopo uranio-Z ( 234 92U). Aunque Lise Meitner había realizado casi todo el trabajo para el descubrimiento del 231 91Pa, Hahn fue el primer autor del artículo que publicaron al respecto. Por este descubrimiento se le concedió la Medalla Leibniz de plata de la Academia Prusiana de Ciencias en 1924. En 1917, Meitner recibió su propio departamento en el Kaiser-Wilhelm-Institut, el Physikalisch-radioaktive Abteilung, y se le permitió gestionar su propio personal y sus finanzas. Aunque ahora tenía su propio departamento, continuó su contacto diario con Hahn.  

¡En 1919 Lise es la primera mujer en obtener el título de profesora en la entonces Prusia! En 1923 descubrió que los electrones pueden hacer una transición, es decir, pasar de una órbita a otra alrededor del núcleo de un átomo, sin emitir radiación; el efecto se conoció unos años más tarde como efecto Auger, por el nombre del físico francés que lo midió. La búsqueda de isótopos radiactivos produjo un gran número de publicaciones en revistas científicas internacionales para «Fräulein Meitner» y «Herr Hahn» y su reputación creció tanto entre sus colegas que en los años siguientes obtuvieron varias nominaciones al Nobel.  

En 1933, Hitler se convirtió en líder de Alemania y los alemanes de ascendencia judía comenzaron a perder sus trabajos. Lise logró salir ilesa de esta primera ola de despidos debido a su nacionalidad austriaca, pero aun así se le prohibió dar conferencias en la universidad, a pesar de las acaloradas protestas de Planck y Hahn. Lise decidió quedarse en Berlín de todos modos, con la esperanza de que la situación mejorara pronto.  

En 1934 Enrico Fermi y sus colaboradores anunciaron que al bombardear uranio (el elemento más pesado de la tabla periódica) con neutrones habían producido elementos más pesados que el uranio. Meitner y Hahn estaban entusiasmados con la posibilidad de crear elementos transuránicos en el laboratorio y decidieron ponerse a trabajar de inmediato para verificar los experimentos de los chicos de Via Panisperna.  

A ellos se unió Fritz Strassmann, también químico. En sus experimentos, los “berlineses” identificaron los productos del bombardeo de átomos de uranio; sin embargo, sus resultados no concordaron con los del grupo parisino liderado por Marie Curie, quien reveló un átomo más ligero, el lantano, entre los productos. Ninguno de los grupos pudo interpretar correctamente los resultados experimentales, solo Ida Noddack, una química y física alemana que trabajaba en ese momento en un laboratorio del gobierno en Berlín, planteó la hipótesis de que no estaban creando átomos más pesados que el uranio, sino que estaban dividiendo el uranio en átomos más ligeros. Su idea no fue tomada en serio. 

Desgraciadamente, contrario a lo que Lise esperaba, la situación se precipitó definitivamente en marzo de 1938 cuando, tras la anexión de Austria por Alemania, también ella se hizo alemana y de origen judío, a pesar de haberse convertido al luteranismo en su juventud. Meitner estaba muy enojada con Hahn, creía que este no había tomado una posición firme y clara para mantenerla en el Instituto, sin embargo Otto la convenció de que lo más inteligente era huir de la Alemania nazi antes de que fuera demasiado tarde. La fuga fue atrevida: Lise tenía una visa de entrada a Holanda pero no un permiso para salir de Alemania.  

Sin embargo, logró escapar. De Holanda llegó a Copenhague y luego a Estocolmo, donde encontró trabajo en el Instituto Nobel de Física. Lise intentó retomar su investigación, pero el director del Instituto, el premio Nobel Manne Siegbahn, no se interesó por su trabajo y no le proporcionó el equipo ni los asistentes adecuados.Mientras tanto, en Berlín, Hahn y Strassmann continuaron sus investigaciones sobre los elementos transuránicos y en diciembre de 1938 Hahn escribió a Lise para describir un descubrimiento cuyo significado no podía entender: entre los productos del bombardeo de uranio (número atómico, es decir, número de protones en el núcleo, 92) encontró bario (número atómico 56). Hahn le escribió: “Sabemos que el uranio no se puede descomponer en bario, pero tal vez puedas encontrar una explicación para este fenómeno. 

DESCUBRIENDO LA FISIÓN  

El grupo de Berlín encontró que una gran cantidad de emisores beta (núcleos radiactivos que emiten electrones) se formaron cuando los neutrones chocaron con los núcleos de uranio. Los investigadores propusieron dos cadenas, que creían que consistían en elementos más allá del uranio, cada uno con su propia tasa de desintegración beta: 

Además, identificaron una reacción más simple: Paso 3 Meitner consideró el paso tres como el más comprensible y luego se demostró que era correcto. Pero estaba desconcertada por los procesos uno y dos porque las cadenas de descomposición eran muy largas y paralelas entre sí. Finalmente, cuando Hahn y Strassmann identificaron uno de los productos de la reacción como el bario, Meitner y Frisch se dieron cuenta de que el núcleo de uranio se había dividido en núcleos de bario y criptón, lo que inició una serie de emisiones beta:  

Estos núcleos y otros fragmentos de fisión explican las cadenas de descomposición de los procesos uno y dos. Meitner y Frisch propusieron el nombre de “fisión nuclear”, publicaron la primera explicación teórica del proceso y predijeron la enorme energía liberada. 

Durante las vacaciones de Navidad, Lise estaba caminando en un bosque nevado con su sobrino, Otto Frisch, también físico, discutiendo este resultado cuando de repente se le ocurrió una idea. Frisch dijo que en un momento Lise se sentó al pie de un árbol y comenzó a contar con una hoja de papel. Llegó a la conclusión de que el átomo de uranio se dividió en dos núcleos más ligeros, liberando una gran cantidad de energía, alrededor de 200 MeV, Lise calculó usando la fórmula de Einstein E = mc2 . ¡Acababa de descubrir el proceso de fisión nuclear!  

Lise informa a Hahn y escribe un artículo con su sobrino titulado “Desintegración de uranio con neutrones: un nuevo tipo de reacción nuclear” que envían a la prestigiosa revista Nature. Hahn y Strassmann también escribieron un artículo que se publicó unos días antes en la revista Die Naturwissenschaften. Mientras tanto, Frisch había informado a Niels Bohr del descubrimiento; Bohr, partiendo hacia Estados Unidos, trajo consigo la noticia, prácticamente iniciando el proyecto Manhattan para el estudio de la fisión nuclear en ultramar.  

En 1944 únicamente Otto Hahn recibió el Premio Nobel por el descubrimiento de la fisión nuclear del uranio y del torio. Sin embargo, destinó una parte del premio a Lise, quien inmediatamente lo donó a la fundación creada por Albert Einstein “Comité de Emergencia de Científicos Atómicos” que promovía el uso pacífico y civil de la energía nuclear. Lise después de Hiroshima y Nagasaki se había convertido en una pacifista convencida. Sin embargo, en su visita a los Estados Unidos, el Saturday Evening Post la apodó “la madre de la bomba atómica”.  

La decepción de Meitner por el Premio Nobel no ganado se mitigó en parte con la concesión del premio Enrico Fermi, compartido con Hahn y Strassmann en 1966. Lise pasó los años posteriores a la guerra dando conferencias y seminarios. Reprobó siempre el uso militar de los descubrimientos científicos y abogó por la inclusión de la mujer en la investigación científica.  

Al final de la Segunda Guerra Mundial, cuando salieron a la luz las atrocidades perpetradas por los nazis, Lise decidió no volver a vivir en Alemania. En 1947 obtuvo un puesto en la Universidad de Estocolmo y en 1949 adquirió la ciudadanía sueca. Enseñó hasta 1953, a la edad de 75 años.  

En 1960 se mudó a Cambridge para vivir con la familia de su sobrino Otto Frisch que trabajaba allí. Murió unos días antes de cumplir 90 años. En su modesta lápida se encuentra la inscripción “Una física que nunca ha perdido su humanidad”, palabras dictadas por su sobrino Otto Frisch que resumen bien la esencia de Lise Meitner.