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

Das Berliner Team später 1956 in Mainz vor dem Kurfürstlichen Schloss Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Periodensystem der Elemente 1934 H 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Cr 24 V 23 Zn 30 Cu 29 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 Rn 86 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 Mg 12 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Be 4 Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 6 B 5 He 2 57 Sm 62 Ce 58 Yb 70 Tm 69 Er 68 Ho 67 Pr 59 Tb 65 Dy 66 Nd 60 Gd 64 Eu 63 Lu 71 ? Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Transmutation chemischer Elemente 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Cr 24 V 23 Zn 30 Cu 29 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 Rn 86 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 Mg 12 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Be 4 Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 6 B 5 He 2 Al 13 P 15 U 92 Th 90 a Pa 91 Th 90 b U 92 Pa 91 spontan ... ... und erzwungen Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Elementsynthese mit Neutronen Enrico Fermi et al., Rom 1934: Anlagern eines Neutrons, danach Zerfall ins rechts daneben stehende Element Zn 30 Cu 29 Cr 24 V 23 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Rn 86 Po 84 Bi 83 Pb 82 Tl 81 Cd 48 Ag 47 Hg 80 Au 79 H 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 La 57 71 Ir 77 Pt 78 Hf 72 Os 76 Re 75 U 92 Pa 91 Ra 88 Ac 89 Th 90 Mg 12 Be 4 6 5 9 10 8 7 2 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Ne F O N C B He Cr 24 Mn 25 Cu 29 Zn 30 U 92 93 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Element 93 im Periodensystem Welchem Element steht Element 93 am nächsten? U 92 93 Cr 24 Mn 25 Mo 42 Ma 43 W 74 Re 75 6 7 V 23 Sc 21 Ti 22 H 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Nb 41 Sr 38 Y 39 Zr 40 Ta 73 Ba 56 La 57 71 Hf 72 Pa 91 Ra 88 Ac 89 Th 90 Mg 12 Be 4 5 2 Zn 30 Cu 29 Co 27 Ni 28 Fe 26 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Rh 45 Pd 46 Ru 44 Rn 86 Po 84 Bi 83 Pb 82 Tl 81 Hg 80 Au 79 Ir 77 Pt 78 Os 76 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Ne 10 F 9 O 8 N C B He Mn 25 Ma 43 Re 75 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Arbeitstisch im Deutschen Museum München Bestrahlen Messen Chemie Zählrohr Verstärker Zählwerk Messproben Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Letzte gemeinsame Publikation 12.07.38 Eingereicht bei der Zeitschrift Naturwissenschaften U 92 95 96 94 93 97 ? 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. Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Die Wende: Radium statt Transurane Irène 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. H 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Cr 24 V 23 Zn 30 Cu 29 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 Rn 86 Po 84 Bi 83 Pb 82 Tl 81 Hg 80 Au 79 La 57 Ir 77 Pt 78 Hf 72 Os 76 Re 75 U 92 Pa 91 Ra 88 Ac 89 Th 90 Mg 12 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Be 4 Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 6 B 5 He 2 La 57 Ra 88 Ac 89 La ? b a Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Aus O. Hahns Taschenkalender 21.10.38 Arbeit von Curie + Savitch begonnen nachzumachen: Der 3,5 Stunden- Körper scheint da zu sein ! Aber Eigg. un- verständlich Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Erste Seite von „Chem. II“ 1.11.38 Fritz Straßmanns Protokoll: Weitere Prüfung des „Cu-Sa“ (Curie-Savitch Aktivität) auf Radium-Actinium ..... Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Komplikationen Mitte November 1938 Drei (oder gar vier) Radium-Actinium “Körper“: Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Definitive Tests auf Radium ab 25.11.38 Barium-Lösung mit Spuren von Radium 1 3 2 Drei aufeinander folgende Barium-Fraktionen Kristalle 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. Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Der Indikatorversuch: Chemieprotokoll 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. Samstag, 17.12.38 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Indikatorversuch: 1. Bariumbromid-Fraktion II Zeitpunkt Zählrate 17.12. 11:15 h 19:41 h 18.-21.12. 59,9 Imp/min 46,3 66 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Indikatorversuch: Analyse der Messdaten natürliches Radium „Radium“ aus Uran X reines „Radium“ aus Uran x Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Indikatorversuch: das Fazit Otto Hahns Kommentar im Protokoll: für Msth 1 : 6 für Ra III 1 : 1,2 ergibt Fraktion I : II : III. für Msth 66 : 24,5 : 11 für RaIII  80 : 70-(80):65-70 nat. Ra 1 : 6 „Ra“ aus U 1 : 1,2 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Otto Hahn an Lise Meitner 19.12.38, 23 h Inzwischen arbeite ich, und arbeitet Strassmann unermüdlich an 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 haben Strassmann + 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. Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 I .... der chemische Kunstgriff Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 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: Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Hahn & Straßmanns 1. Arbeit 22.12.38 III Kopie des Manuskripts geht an Lise Meitner am 23.12.38 nach Kungälv/Schweden. Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Hahn & Straßmanns 2. Arbeit 28.01.39 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Cr 24 V 23 Zn 30 Cu 29 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 Rn 86 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 Mg 12 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Be 4 Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 6 B 5 He 2 Sr 38 Y 39 Kr 36 Rb 37 Xe 54 Cs 55 Ba 56 La 57 92 = 56 + 36 Protonen Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

L. Meitner & O.R. Frisch: Deutung 31.12.38 Beim Spaziergang von „Tanterl“ und Neffe im Schnee in Kungälv + Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

O.R. Frisch: Spaltung bestätigt 13.1.39 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Weltweite Resonanz Innerhalb eines Monats 19 Bestätigungen durch 12 experimentelle und 7 theoretische Arbeiten Die 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. Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

„Element 93“ war 43, Technetium, Tc Falsche Prämissen Kernreaktionen liefern nur benachbarte Elemente Transurane sind Elemente der Gruppen 7 bis 10 H 1 Li 3 Na 11 K 19 Cs 55 Rb 37 Ca 20 Kr 36 Br 35 Se 34 As 33 Ge 32 Ga 31 Cr 24 V 23 Zn 30 Cu 29 Sc 21 Co 27 Ni 28 Ti 22 Fe 26 Mn 25 Mo 42 Nb 41 Sr 38 Xe 54 I 53 Te 52 Sb 51 Sn 50 In 49 Cd 48 Ag 47 Y 39 Rh 45 Pd 46 Zr 40 Ru 44 Ma 43 W 74 Ta 73 Ba 56 Rn 86 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 Mg 12 Ar 18 Cl 17 S 16 P 15 Si 14 Al 13 Be 4 Ne 10 F 9 O 8 N 7 C 6 B 5 He 2 93 94 95 96 Kr 36 Ba 56 Tc 43 93 „Element 93“ war 43, Technetium, Tc Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Faszination 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 Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38

Epilog Otto Robert Frisch in „What Little I Remember“: „In the end it was good solid chemistry that got things on the right track“ Meitner, Hahn & Straßmann 1934-38