Πώς μπορεί να βρει κανείς τη διεύθυνση του πάρτι αν έχει ξεχάσει τον αριθμό; Τι σχέση μπορεί να έχει το σκι με τη σχάση του ατόμου; Και τι ψάρια μπορεί να βγάλει μια χριστουγεννιάτικη ψαριά; Γιορτινές ιστορίες με ιδιαίτερη σημασία για την επιστήμη

Η «επιφοίτηση» της πυρηνικής σχάσης ήρθε στη Λίζε Μάιτνερ και στον Οτο Φρις ενώ έκαναν περίπατο στα χιόνια

Η Ιστορία έχει πάντα την επίσημη και την ανεπίσημη πλευρά της. Έτσι, και η Ιστορία της Επιστήμης, εκτός από τις λαμπρές αλλά «στεγνές» σελίδες που περιγράφουν τα επιτεύγματά της, έχει στη σκιά της πολλά μικρά - και ενίοτε μεγάλα - ανέκδοτα που αν και δεν αποτελούν «ιστορικά ντοκουμέντα», αποκαλύπτουν είτε το παρασκήνιο ορισμένων γεγονότων είτε την ανθρώπινη πλευρά των πρωταγωνιστών τους είτε απλώς χαριτωμένες ή διασκεδαστικές πτυχές τους. Αναζητήσαμε μερικά τέτοια αποκαλυπτικά στιγμιότυπα που σχετίζονται με αυτές τις γιορτινές ημέρες.

Τα φωτισμένα Χριστούγεννα της Λίζε Μάιτνερ

Το καλοκαίρι του 1938 η φυσικός Λίζε Μάιτνερ αναγκάστηκε εξαιτίας της αυστρο-εβραϊκής καταγωγής της να εγκαταλείψει κρυφά τη ναζιστική Γερμανία για να βρεθεί μετά πολλών βασάνων σε ένα αφιλόξενο εργαστήριο στη Στοκχόλμη. Από εκεί επικοινωνούσε μέσω αλληλογραφίας με τον Οτο Χαν ο οποίος συνέχιζε με τον Φριτς Στράσμαν τα πειράματα που είχαν ξεκινήσει οι τρεις τους στο Βερολίνο βομβαρδίζοντας άτομα ουρανίου στο εργαστήριό τους, στο Ινστιτούτο Κάιζερ Βίλχελμ Χημείας (σήμερα «Κτίριο Χαν-Μάιτνερ» του Ελεύθερου Πανεπιστημίου). Την εποχή εκείνη κανείς δεν πίστευε στη διάσπαση του ατόμου και στην αλυσιδωτή αντίδραση και οι δύο γερμανοί χημικοί ήταν προβληματισμένοι με τα αποτελέσματά τους: τα παράγωγα που προέκυπταν από τις συγκρούσεις τούς φαίνονταν ανεξήγητα. Αρχικά νόμισαν ότι ήταν ισότοπα ραδίου, μετά διαπίστωσαν ότι ήταν κάτι άλλο. Οταν ο γιος της αδελφής της, ο Οτο Φρις, ο οποίος ήταν και αυτός φυσικός, πήγε στη Σουηδία για να περάσουν μαζί τα Χριστούγεννα, η Μάιτνερ του έδειξε το τελευταίο γράμμα του Χαν. Ο Φρις έχει χαρακτηρίσει στα απομνημονεύματά του εκείνη τη συζήτηση με τη θεία του ως τη σημαντικότερη στιγμή της ζωής του, περιγράφοντάς την με τα εξής λόγια:

«Το περιεχόμενο αυτού του γράμματος ήταν πραγματικά τόσο εκπληκτικό που αρχικά ήμουν δύσπιστος. Ο Χαν και ο Στράσμαν είχαν διαπιστώσει ότι αυτές οι τρεις ουσίες δεν ήταν ράδιο, με τη χημική έννοια· τους ήταν μάλιστα αδύνατον να τις αποχωρίσουν από το βάριο που πρόσθεταν για να διευκολύνουν τους χημικούς αποχωρισμούς. Είχαν καταλήξει στο συμπέρασμα, με απροθυμία και μεγάλο δισταγμό, ότι επρόκειτο για ισότοπα βαρίου.

Μήπως ήταν απλώς ένα λάθος; Οχι, απάντησε η Λίζε Μάιτνερ, ο Χαν ήταν πάρα πολύ καλός χημικός για να κάνει λάθος. Πώς όμως θα μπορούσε να σχηματίζεται βάριο από το ουράνιο; Ποτέ δεν είχαν αποσπαστεί από έναν πυρήνα μεγαλύτερα τμήματα από πρωτόνια ή πυρήνες ηλίου (σωματίδια άλφα) και η απαραίτητη ενέργεια για να αποσπαστεί ένας μεγάλος αριθμός από αυτά δεν ήταν διαθέσιμη. Ούτε ήταν δυνατόν ο πυρήνας του ουρανίου να είχε κοπεί στη μέση. Ενας πυρήνας δεν είναι σαν ένα εύθραυστο στερεό που μπορεί να κοπεί ή να σπάσει· ο Τζορτζ Γκάμοφ είχε υποστηρίξει παλιότερα, και ο Μπορ είχε προσφέρει σε αυτό καλά επιχειρήματα, ότι ένας πυρήνας μοιάζει περισσότερο με μια υγρή σταγόνα. Μήπως μια σταγόνα θα μπορούσε να χωρίζεται σε δυο μικρότερες σταγόνες σταδιακά, αρχικά να επιμηκύνεται, έπειτα να στενεύει και τελικά να σχίζεται, αντί να σπάζει στα δύο; Γνωρίζαμε ότι υπάρχουν ισχυρές δυνάμεις που θα αντιδρούσαν σε μια τέτοια διαδικασία, όπως η τάση της επιφάνειας μιας υγρής σταγόνας η οποία τείνει να ανθίσταται στη διαίρεσή της σε δύο μικρότερες. Οι πυρήνες όμως διαφέρουν από τις υγρές σταγόνες κατά έναν σημαντικό τρόπο: είναι ηλεκτρικά φορτισμένοι και αυτό είναι γνωστό ότι αντισταθμίζει την τάση της επιφάνειας.

Σε αυτό το σημείο καθίσαμε και οι δύο στον κορμό ενός δέντρου (όλη αυτή η συζήτηση είχε γίνει ενώ περπατούσαμε στο δάσος, εγώ με τα σκι μου, η Λίζε Μάιτνερ επιβεβαιώνοντας τον ισχυρισμό της ότι μπορούσε να περπατάει εξίσου γρήγορα χωρίς αυτά) και αρχίσαμε να κάνουμε υπολογισμούς σε ένα κομμάτι χαρτί. Το φορτίο ενός πυρήνα ουρανίου, διαπιστώσαμε, ήταν πράγματι αρκετά μεγάλο ώστε να ξεπεράσει την επίδραση της τάσης επιφανείας σχεδόν ολοκληρωτικά, επομένως ο πυρήνας του ουρανίου θα μπορούσε πραγματικά να μοιάζει με μια πολύ τρεμουλιαστή, ασταθή σταγόνα, έτοιμη να διαιρεθεί με την παραμικρή πρόκληση, όπως η πρόσκρουση ενός και μόνο νετρονίου.

Υπήρχε όμως ένα άλλο πρόβλημα. Μετά τον αποχωρισμό οι δύο σταγόνες θα έπρεπε να αλληλοαπωθούνται από την αμοιβαία ηλεκτροστατική άπωση και να αποκτούν μεγάλες ταχύτητες και άρα πολύ μεγάλη ενέργεια, περίπου 200 MeV (μεγαηλεκτρονιοβόλτ) - από πού θα μπορούσε να προέρχεται αυτή η ενέργεια; Ευτυχώς η Λίζε Μάιτνερ θυμήθηκε τον εμπειρικό τύπο για τον υπολογισμό των μαζών των πυρήνων και υπολόγισε ότι οι δύο πυρήνες που θα σχηματίζονταν από τη διαίρεση ενός πυρήνα ουρανίου θα έπρεπε συνολικά να είναι ελαφρύτεροι από τον αρχικό πυρήνα κατά τη μάζα ενός πρωτονίου. Οταν όμως εξαφανίζεται μάζα δημιουργείται ενέργεια, σύμφωνα με τον τύπο του Αϊνστάιν, E=mc², και το ένα πέμπτο της μάζας ενός πρωτονίου ισοδυναμεί με 200 MeV. Να τη λοιπόν η πηγή της ενέργειας, όλα ταίριαζαν!».

τσι αποκαλύφθηκε και αποδείχθηκε η πυρηνική σχάση. Ο Οτο Χαν βραβεύτηκε για την ανακάλυψή της με το Νομπέλ Χημείας το 1944. Η Λίζε Μάιτνερ θεωρείται η μεγαλύτερη «εκ προκαταλήψεως λόγω φύλου» παράλειψη της Σουηδικής Ακαδημίας στην Ιστορία της απονομής των βραβείων.

Το πορσελάνινο απολίθωμα

«Ηταν το ωραιότερο ψάρι που είχα δει ποτέ. Σαν πορσελάνινο μπιμπελό. Αλλά δεν ήξερα τι ήταν» έχει πει η Μάρτζορι Κόρτνεϊ-Λάτιμερ για την πρώτη συνάντησή της με τον κοιλάκανθο

Ο πρώτος κοιλάκανθος που έκανε «επιστημονικά» αισθητή την παρουσία του στη σύγχρονη ανθρωπότητα εμφανίστηκε επίσης το 1938, ακριβώς τρεις ημέρες πριν από τα Χριστούγεννα, επάνω σε μια τράτα στο λιμάνι του Ανατολικού Λονδίνου, κωμόπολη της Νότιας Αφρικής στον Ινδικό Ωκεανό. Μάλιστα η νεαρή έφορος του μικρού τοπικού μουσείου, πνιγμένη στη δουλειά για να προλάβει να συναρμολογήσει τα τελευταία απολιθώματα ώστε να εκτεθούν στις γιορτές, αντιμετώπισε αρχικά με απροθυμία την πρόσκληση των ψαράδων να ελέγξει την ψαριά που έβγαλαν τα δίχτυα τους. Η Μάρτζορι Κόρτνεϊ-Λάτιμερ σκέφτηκε όμως ότι την είχαν βοηθήσει τόσες φορές προσφέροντάς της διάφορα είδη ψαριών για τη μουσειακή συλλογή, οπότε, χρονιάρες μέρες, δεν θέλησε να τους περιφρονήσει. Μέσα στον σωρό από ψάρια, φύκια, σφουγγάρια και άλλα σχετικά που συνάντησε στο κατάστρωμα του αλιευτικού ξεχώρισε ένα παράξενο μπλε πτερύγιο και το τράβηξε για να δει τι είναι. «Αποκαλύφθηκε το ωραιότερο ψάρι που είχα δει ποτέ»περιέγραψε 60 χρόνια αργότερα. «Είχε ενάμισι μέτρο μήκος, ήταν μπλε-μοβ με αχνές ασπρουλές κηλίδες, είχε ολόκληρο μια ιριδίζουσα ασημο-γαλαζοπράσινη γυαλάδα, καλυπτόταν από σκληρά λέπια και είχε τέσσερα πτερύγια που έμοιαζαν με άκρα και μια παράξενη ουρίτσα σαν κουταβιού. Ηταν τόσο όμορφο ψάρι - σαν πορσελάνινο μπιμπελό - αλλά δεν ήξερα τι είναι».

Όπως αποδείχθηκε, δικαιολογημένα το ψάρι τής φάνηκε σαν «ζωντανό απολίθωμα»: τα είδη της οικογένειας των κοιλακάνθων προέκυψαν πριν από 400 εκατομμύρια χρόνια και, παρότι οι επιστήμονες θεωρούσαν ότι είχαν εξαφανιστεί στην Κρητιδική εποχή πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, επιβίωσαν, όπως αποδείχθηκε, σχεδόν ίδια και απαράλλαχτα ως τις ημέρες μας. Αυτό το πρώτο που εμφανίστηκε στη Νότια Αφρική ονομάστηκε Latimeria chalumnae (προς τιμήν της Μάρτζορι Κόρτνεϊ-Λάτιμερ) και είναι σήμερα κρίσιμα κινδυνεύον ενώ το δεύτερο, που ανακαλύφθηκε αργότερα στην Ινδονησία, λέγεταιLatimeria menadoensis και θεωρείται απειλούμενο.

Πάρτι για ιδιοφυΐες

Το πάρτι όπου πήγαιναν ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ και ο Μάρτιν Κέιμεν γινόταν σε ένα σπίτι με αριθμό που σχηματιζόταν από δυο διψήφιους πολλαπλάσιους του επτά

Μια Πρωτοχρονιά στα χρόνια του Σχεδίου Μανχάταν ο φυσικός Μάρτιν Κέιμεναν ακάλυψε ότι το μυαλό μιας μεγαλοφυΐας μπορεί όχι μόνο να είναι αφηρημένο αλλά και να σκέφτεται πιο πολύπλοκα από τον κοινό νου ακόμη και για τα πιο απλά πράγματα. Ο Ρόμπερτ Οπενχάιμερ, ο μεγάλος θεωρητικός της Φυσικής, είχε συμπαθήσει τον νεαρό ερευνητή από την πρώτη στιγμή που είχε φθάσει στο εργαστήριό του στο Μπέρκλεϊ (ο Κέιμεν μαζί με τον Σαμ Ρούμπεν ανακάλυψαν εκεί τον άνθρακα -14 το 1940). Τον καλούσε λοιπόν συχνά στις εξόδους του στο Σαν Φρανσίσκο. Να πώς θυμάται ο Κέιμεν μία από αυτές: «Ο Οπι, όπως ήταν γνωστός χαϊδευτικά, με πήρε μαζί του σε ένα πρωτοχρονιάτικο πάρτι που έκανε η Εστέλ Κέιν, πιανίστρια και αδελφή τού δημοφιλούς αρθρογράφου Χερμπ Κέιν. Στον δρόμο ο Οπι παρατήρησε ότι δεν ήταν βέβαιος για τη διεύθυνση αλλά θυμόταν ότι το σπίτι είναι στην οδό Κλέι και ο αριθμός αποτελείται από δύο διψήφιους που διαιρούνται διά του 7 - 1428, 2128, 2821 και ούτω καθεξής. Ανεβήκαμε λοιπόν την οδό Κλέι κοιτάζοντας καλά-καλά τα σπίτια και βρήκαμε το διαμέρισμα της Εστέλ στο 3528».

Πηγές:

«Eurekas and Euphorias: The Oxford Book of Scientific Anecdotes», Oxford University Press, 2002

«Radiant Science, Dark Politics», Martin D. Kamen, University of California Press, 1985)

«What little I remember», Otto Frish, Cambridge University Press, 1979

ΠΗΓΗ ΕΦΗΜΕΡΙΔΑ ΤΟ ΒΗΜΑ - ΔΗΜΟΣΙΕΥΣΗ:  25/12/2015