Los Mundos de Brana

El tren avanzaba dejando atrás su ciudad natal. Se sentía insegura. Sabía que en Viena sus oportunidades de seguir una carrera científica eran nulas pero en Prusia no se presentaban mejores. Los contratos que ofrecían a las mujeres en las universidades eran de segunda categoría y solían conllevar trabajos monótonos que no querían los hombres. Pero aún así, no estaba dispuesta a rendirse. En las clases de Boltzmann se enamoró de la física y estaba decidida a dedicarse a ella toda su vida. Necesitaba seguir aprendiendo y en Berlín se encontraba el padre de la física alemana, el gran físico teórico Max Planck.

Lise Meitner le solicitó asistir a sus clases y, Planck, reacio a la educación universitaria para las mujeres, se extrañó mucho de que contando ya con un doctorado aspirase todavía a más. Pero ella le transmitió su deseo de profundizar en su formación y Planck, impresionado con la resolución de su futura alumna, aceptó la petición. Después de Ludwig Boltzmann, sería el científico más influyente en el desarrollo intelectual de Lise. Planck se convirtió en seguida en una figura paternal para ella, en su mentor. La invitaba a las tardes musicales que organizaba en su casa y Lise, pese a no interpretar ningún instrumento, gozaba de la música y de la compañía de sus mejores amigas, las dos hijas de Planck. Durante las veladas, su profesor estaba al piano, Albert Einstein tocaba el violín y un joven radioquímico que había estudiado con Ernest Rutherford en Montreal, cantaba con voz de tenor.

Se llamaba Otto Hahn, era apuesto y sociable, y no tardó en proponerle a Lise que se uniese a él en sus investigaciones sobre radiactividad. Creía que se requería un trabajo interdisciplinar entre el campo de la química y el de la física y Lise era la persona que andaba buscando. Ella, por su parte, todavía insegura en una ciudad que sentía ajena, reconoció en él a un amigo y a alguien que podía enseñarle muchas cosas sobre radiactividad. Quería iniciar esa colaboración pero antes tenía que hacer frente a otra dificultad derivada de su género. El instituto de química dirigido por Emil Fisher, donde Hahn hacía de asistente, no admitía mujeres. Por fortuna, Hahn logró llegar a un acuerdo con Fisher y concedieron a Lise que investigase en un local subterráneo que había sido una carpintería. No se parecía en nada a un laboratorio pero la física encajó el golpe estoicamente y se espabiló para dotarlo de los aparatos necesarios para llevar a cabo los experimentos que tenía en mente. El resultado fue satisfactorio ya que, pese a trabajar en unas condiciones tan primitivas, la pareja publicó en los dos años siguientes, nueve artículos sobre emisores de radiación beta. Durante ese tiempo Lise, al no recibir ninguna compensación económica por parte de la Universidad, sobrevivió como pudo con el poco dinero que le enviaban sus padres y lo que ganaba dando clases particulares. Afortunadamente, su situación cambió en 1911, cuando Planck volvió a entrar en escena y la contrató como asistente. Su trabajo era puramente administrativo pero con él se convirtió en la primera mujer que ganaba un sueldo en una universidad alemana.

Por fin, en 1912, Lise pudo abandonar su pseudolaboratorio para dar los primeros pasos en su carrera académica. En Dahlem, un suburbio de Berlín, se creó el Instituto de Química Kaiser Wilhelm, y la nombraron “física invitada”.  Junto a Hahn, que ocupaba un puesto de científico asociado, iniciaron la búsqueda de un elemento radiactivo de  vida media larga, que creían predecesor del actinio. Por desgracia, el trabajo se vió interrumpido con el estallido de la Primera Guerra Mundial, Hahn tuvo que ir al frente y Lise ejerció como enfermera de rayos X en un hospital de la frontera austriaca. En 1917, el químico le pidió que volviese al Instituto y ella tuvo que requerir la ayuda y la influencia de Planck para que se lo permitiesen. Allí dispuso por primera vez de su propio laboratorio y pudo seguir con el estudio del nuevo elemento radiactivo. En otoño del mismo año ya tenía la prueba de su existencia y el nombre que le pondría: protactinio. Lise y Hahn publicaron su descubrimiento en la revista Physikalische Zeitschrift con el título de “El elemento predecesor del actinio, un nuevo elemento radiactivo de una vida media muy larga” y la física lo presentó en reuniones y conferencias ante los científicos berlineses que no habían sido movilizados. En 1920, Lise ya era catedrática de Física Nuclear Experimental en el Instituto y formó parte del grupo de científicos destacados que se reunieron con Niels Bohr en su visita a Berlín.

Otto Hahn y Lise Meitner

En los años 30 del siglo XX, la física nuclear estaba en plena ebullición. El neutrón, descubierto por Chadwick en 1932, resultó un gran aliado para conocer mejor el núcleo atómico y en 1934, Enrico Fermi y su grupo se dedicaron a irradiar con neutrones todos los elementos para estudiar las reacciones nucleares que tenían lugar y las sustancias radiactivas que se producían. Como resultado observaron que en ninguna de las reacciones inducidas el núcleo sufría grandes modificaciones. Esto era consecuente con lo que se creía hasta entonces sobre el núcleo, que incluso en los elementos radiactivos, gozaba de bastante estabilidad. Los neutrones parecían unas partículas demasiado insignificantes para alterarlo de forma notoria. También encontraron que en los núcleos pesados siempre se daba una reacción de captura neutrónica seguida de una desintegración beta. Al absorberse el neutrón, el número atómico del elemento resultante de la desintegración aumentaba y Fermi se planteó qué pasaría si se irradiaba Uranio, que era el elemento químico de número atómico más alto conocido, el 92. En principio, en base a los resultados experimentales obtenidos hasta entonces, parecía lógico pensar que podría crearse un elemento de mayor número atómico, un transuránido. Sin embargo, cuando Fermi bombardeó el uranio y con­siguió que absorbiera un neutrón, no encontró el supuesto ele­mento 93. Nadie sabía descifrar lo que ocurría.

Por esas fechas, Lise fue invitada a pronunciar una conferencia en un acto de celebración del centenario del nacimiento de Mendeleiev (1834-1907) y a su regreso se decidió a desentrañar el misterio de los transuránidos. Para ello, solicitó la colaboración del mejor radioquímico que conocía, su amigo Otto Hahn y, poco después, ambos contactaron con Fritz Strassmann. En su búsqueda de los transuránidos partieron de dos asunciones erróneas, una física y otra química, que llevaron la investigación a la oscuridad durante muchos años. La física, que partía de las observaciones de Fermi, suponía que los cambios producidos en el núcleo siempre serían pequeños y la química consistía en considerar los transuránicos como elementos de transición. Recodemos que en los años veinte y treinta del siglo XX se creía que el propio Uranio era un elemento de transición.

Sin embargo, cabe destacar que, mientras muchos científicos andaban perdidos, la doctora en química Ida Noddack, contraria a las teorías de Fermi, sugirió en su artículo «Sobre el elemento 93» la posibilidad de que “el núcleo se rompa en varios fragmentos grandes que serían, por supuesto, isótopos de elementos conocidos pero no serían vecinos del elemento irradiado». De este modo presagió la fisión nuclear aunque al no ofrecer ninguna base teórica que justificase su hipótesis, esta no fue tenida en cuenta. Su planteamiento suponía un verdadero desafío para lo que se pensaba en aquel momento.

Fritz Strassmann

Paralelamente, en 1933, Adolf Hitler subió al poder y se inició la persecución de los judíos. Lise, en un principio, no fue repudiada, pese a su origen judío, gracias a su nacionalidad austriaca pero se le retiró el título y el privilegio de enseñar en la universidad. Sólo pudo permanecer en el Instituto Kaiser porque este no era una institución pública. Algunos amigos como Niels Bohr le ofrecieron trabajo y refugio fuera de Alemania pero Lise siguió trabajando en su laboratorio hasta que la situación fue insostenible. Durante aquel tiempo Planck, Heisenberg y von Laue la nominaron junto a Hahn para el Premio Nobel por su trabajo pionero en radioquímica. Tenían la esperanza de que la obtención del premio, facilitase la legitimación de su posición de investigadora en el Instituto y garantizase su permanencia en él. Pero en Alemania la situación cada vez era más peligrosa, la echaron del Instituto y, tras la invasión de Austria, Lise se vio obligada a huir sin pasaporte, con unos pocos vestidos en la maleta y sin apenas dinero. Pasó la noche antes de partir en casa de los Hahn y Otto le dio el anillo de diamantes de su madre por si surgía alguna emergencia. Sus colegas sabían que su exilio sería duro, que a pesar de su prestigio como física nuclear, sería difícil encontrar un lugar adecuado donde pudiese trabajar. Lise había perdido su pensión al abandonar Alemania y sus amigos, los físicos Dirk Coster y Adriaan Fokker, removieron cielo y tierra para solventar su falta de recursos. A través de una colecta, recaudaron  suficiente dinero para que pudiese vivir durante un año pero, al final, su esfuerzo no fue necesario. Lise recibió dos ofertas, una de Holanda y otra de Suecia, y optó por la del Instituto de Física de Estocolmo que dirigía Siegbahn. Resultó una elección desafortunada ya que SiegbahJ, que había ganado el Premio Nobel por su trabajo en espectrometría de rayos X, siendo más joven que Lise, la consideraba anticuada y le prohibió dar clases. A sus sesenta años y una brillante carrera a sus espaldas, le pagaba un sueldo de asistente recién llegada. Esto, sumado al hecho de que el banco de Berlin había cancelado su cuenta, volvía a colocarla en una posición económica delicada. Sentía de nuevo el desasosiego que le había invadido en sus primeros tiempos en Berlín. Lo único que la ayudaba a soportar una situación tan desagradable eran los mensajes de aliento de buenos amigos como Niels Bohr y la fluída correspondencia que mantenía con Otto y Fritz. Las cartas le permitían estar al corriente de la evolución de las investigaciones.

Supo que ambos, al analizar los elementos resultantes del bombardeo de uranio, habían obtenido un producto que se comportaba igual que el bario. En un inicio, pensaron que se trataba de radio, y así se lo comunicó Otto a Lise cuando se reunió en secreto con ella en Copenaguen, en noviembre de 1938. En ese encuentro, documentado en el diario de Hahn, Lise le instó a verificar con urgencia y más cuidadosamente que se trataba de radio puesto que no le parecía posible. Tras el experimento sugerido por Lise,  Hahn se dio cuenta de que lo que obtenía en realidad era bario y escribió a Lise para comunicarle los resultados y pedirle que resolviese el misterio. Lise le respondió que la única explicación que había era que el núcleo se hubiese partido. Otto tomó las palabras de Lise y las añadió al artículo que publicaría con Strassman el 6 de enero de 1939 en Naturwissenschaften. En él no incluyó el nombre de la física por miedo a que descubriesen que había seguido colaborando con una disidente judía.

Lise, por su parte, después de escribir a Hahn, se quedó ensimismada sin poder pensar en nada más y decidió salir a dar un paseo para reflexionar. Su sobrino Otto Frisch, que trabajaba en el Instituto de Bohr y había viajado a Suecia para pasar las fiestas navideñas con su tía, quiso acompañarla.

Lise caminaba con paso acelerado a través del bosque nevado mientras Frish avanzaba a su lado con los esquíes en silencio. Al rato, Lise se detuvo y le miró con las mejillas encendidas. Le pidió que se sentasen en un tronco y sacó un pedazo de papel donde poder garabatear.  La clave era el modelo de núcleo atómico de Bohr y Gamow. Ambos habían comparado el núcleo con una gota de agua y, al igual que esta no se partía a trozos, tampoco lo hacía el núcleo. Al romperse la tensión superficial, el núcleo de uranio se había escindido en dos partes, que se separaron al contar con cargas eléctricas del mismo signo. Sólo faltaba encontrar el origen de la inmensa energía a la que habían salido precipitados los fragmentos positivos de la reacción, diez veces superior a la observada anteriormente en un proceso nuclear. Lise pensó que podía provenir de la diferencia de masa entre el uranio inicial y las partes resultantes. Como recordaba de memoria las masas de todos los elementos implicados, hizo los cálculos sobre el papel obteniendo una diferencia igual a de 1/5 de la masa del protón que, a través de la ecuación de Einstein “E=mc2”, equivalía a una energía de 200 MeV, coincidente con la energía liberada en la reacción. No podía ser casualidad, todo encajaba.

Otto Frisch por Lotte Meitner-Graf

Con los resultados en mano, Otto Frisch corrió a ver a Bohr que estaba a punto de partir hacia EEUU. Bastaron pocas palabras para que Bohr se diese cuenta de la grandeza del descubrimiento. Les preguntó si ya habían escrito el artículo y, tras la negativa de Frish, prometió no hablar del tema hasta que lo publicasen.

Meitner y Frish redactaron el artículo que aportaba la base teórica del proceso al que decidieron nombrar “fisión nuclear” a semejanza del término que empleaban los biólogos cuando la célula se se dividía en dos, y lo publicaron en la revista Nature el 13 de enero de 1939. Otto Hahn, por su parte, construyó lo que se convertiría en la historia oficial de los hechos durante treinta años. Aseguró que se trataba de un descubrimiento químico, hecho por químicos en el  Instituto de química Kaiser Wilhelm. Probablemente esta es la razón por la que le concedieron un Premio Nobel de química en 1944 al químico del proyecto, el propio Otto.

Descubierta la fisión y la energía que generaba, surgió con fuerza la posibilidad de diseñar una bomba de fisión de uranio. Ambos bandos enfrentados en la Segunda Guerra Mundial iniciaron una carrera por conseguirlo. Lise rechazó la invitación a unirse al Proyecto Manhattan creado por el bando aliado. Fue la única física nuclear en hacerlo. Servir en Los Álamos hubiese significado escapar de Estocolmo y trabajar de nuevo con sus colegas y amigos pero ella dejó claro, en cuanto se lo pidieron, que no quería saber nada de bombas. Se oponía absolutamente a las armas nucleares y, el día después de que la bomba cayese sobre Hiroshima, abogó  por el uso de la energía nuclear para fines no bélicos. Urgió a los científicos a tener en cuenta las consecuencias morales de sus descubrimientos y pasó  los años de posguerra viajando, dando lecciones y abogando por el control de armas y la igualdad de participación de las mujeres en la ciencia.

Sin embargo, para los países aliados, especialmente en Gran Bretaña y Estados Unidos, Lise fue vista como una espía y una heroína de guerra. En la primera página del New York Times aparecía convertida en una mujer judía y luchadora que había ocultado el secreto de la fisión nuclear a los nazis para llevarlo a América. Llegaron a nombrarla “madre judía de la bomba”, término que no podía ser más desafortunado. Para empezar, nadie escondió ningún descubrimiento puesto que este fue publicado en abierto en la literatura científica nueve meses antes de que empezase la guerra en Europa. Los  alemanes lo conocían perfectamente y sus militares empezaron a investigar en la fisión nuclear bastante antes de que lo hiciesen los aliados. Aparte, Lise, si bien era de origen judío, había sido bautizada protestante y, como hemos visto, se negó a participar en el diseño de la bomba. Pero ello no impidió que al ser invitada a Estados Unidos para dar clase durante un semestre como profesora visitante en la Universidad católica americana en Washington DC. la recibiesen con todos los honores. Era una estrella y, como tal, le propusieron participar en una película sobre su vida. A Lise le pareció un disparate y se limitó a responder con un: “Antes de cooperar soy capaz de caminar desnuda por Broadway”.  

Mientras tanto, en Estocolmo, sus condiciones profesionales mejoraron notablemente al obtener una cátedra en la Comisión Sueca de la Energía Atómica en el Real Instituto de Tecnología. Su último trabajo, publicado en 1950, versó en torno al modelo de capas del núcleo atómico, un modelo alternativo al de Bohr, de gota de agua, que tan útil le había sido.

En 1960, se trasladó a Cambridge para estar cerca de su sobrino que era profesor en la universidad. Murió allí el 27 de octubre de 1968 y fue enterrada, conforme a sus deseos, en Bramley junto a su hermano Walter. Sobre su lápida, aparece la inscripción que compuso Otto, las palabras que mejor la describen: “Lise Meitner: una física que nunca perdió su humanidad”.

Esta entrada participa en la edición LX (marzo-abril de 2015) del Carnaval de la Física cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews y el tema propuesto Mujeres en la Física.

La nueva sección de La Buhardilla 2.0, «Personas con papeles» se estrenó con un texto mío sobre esta gran física. Ni decir tiene que fue todo un honor. Podéis disfrutar del audio en este enlace.

Esta entrada ha sido ganadora de la edición LX (marzo-abril de 2015) del Carnaval de la Física cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews y el tema propuesto Mujeres en la Física.