ลีเซอ ไมท์เนอร์ นักฟิสิกส์หญิงผู้ร่วมค้นพบ “นิวเคลียร์ฟิชชัน” ที่ถูกมองข้าม

ลีเซอ ไมท์เนอร์ (Lise Meitner) เป็นนักฟิสิกส์ผู้ร่วมค้นพบธาตุโพรแทกทิเนียมและปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันซึ่งนำไปสู่การพัฒนาของระเบิดปรมาณูลูกแรกในช่วงสงครามโลกครั้งที่สอง และต่อมาก็กลายเป็นอาวุธนิวเคลียร์และเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์อื่นๆ ไมท์เนอร์เริ่มต้นทำงานวิจัยเกี่ยวกับไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีร่วมกับ Otto Hahn นักเคมีชาวเยอรมันที่กลายเป็นคู่หูร่วมวิจัยกันยาวนานหลายทศวรรษ ผลงานการค้นพบปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันเป็นจุดเปลี่ยนสำคัญอันนำไปสู่ความก้าวหน้าทางฟิสิกส์อย่างมากมาย แต่ Otto Hahn กลับได้รับรางวัลโนเบลจากผลงานนี้แต่เพียงผู้เดียวซึ่งผู้คนส่วนใหญ่คิดว่าไม่ยุติธรรมสำหรับเธอ ต่อมาไมท์เนอร์ถูกเรียกขานเป็น “มารดาแห่งระเบิดนิวเคลียร์” รวมทั้งนำชื่อของเธอไปเป็นชื่อธาตุไมต์เนเรียม (Meitnerium)

 
ถูกกีดกันเรื่องเรียนแต่ฟันฝ่าจนสำเร็จ

ลีเซอ ไมท์เนอร์ เป็นชาวออสเตรีย-สวีเดน เกิดเมื่อปี 1878 ที่กรุงเวียนนา ประเทศออสเตรีย ในครอบครัวชนชั้นกลางเชื้อสายยิว พ่อเป็นนักกฏหมายส่วนแม่เก่งด้านดนตรี สังคมออสเตรียในสมัยนั้นยังกีดกันไม่ให้ผู้หญิงได้มีโอกาสเรียนสูงๆ เด็กผู้หญิงส่วนใหญ่ได้เรียนหนังสือแค่ชั้นประถม เนื่องจากไม่มีโรงเรียนชั้นมัธยมที่รับเด็กผู้หญิงเข้าเรียน ดังนั้นโอกาสที่ผู้หญิงจะได้เรียนมหาวิทยาลัยจึงมีน้อยมาก โชคดีที่พ่อแม่ของไมท์เนอร์มีความคิดก้าวหน้าสนับสนุนการศึกษาของลูกอย่างเต็มที่ ไมท์เนอร์ฉายแววการเป็นนักวิทยาศาสตร์ตั้งแต่เด็ก เธอชอบวิชาคณิตศาสตร์และเล่นเปียนโนได้ดี แต่อาชีพด้านวิชาการสำหรับผู้หญิงมีแค่การเป็นครู ไมท์เนอร์เข้าเรียนครูภาษาฝรั่งเศสจนจบในปี 1899 จากนั้นเข้าเรียนพิเศษระดับมัธยมหลักสูตรเร่งรัดจบภายใน 2 ปี และสามารถสอบเข้าเรียนต่อที่มหาวิทยาลัยเวียนนาได้สำเร็จในปี 1901 ขณะมีอายุ 22 ปีแล้ว

ไมท์เนอร์เลือกเรียนวิชาฟิสิกส์โดยได้แรงบันดาลใจจากนักฟิสิกส์ชื่อดังชาวออสเตรีย Ludwig Boltzmann ซึ่งเป็นอาจารย์ของเธอด้วยและเธอก็ประทับใจกับการสอนของเขาอย่างที่สุด ไมท์เนอร์เรียนจบระดับปริญญาเอกในปี 1905 และกลายเป็นผู้หญิงคนที่สองของมหาวิทยาลัยเวียนนาที่จบดอกเตอร์สาขาฟิสิกส์ หลังเรียนจบไมท์เนอร์พยายามหาตำแหน่งงานวิจัย เธอสนใจในเรื่องกัมมันตภาพรังสี (Radioactivity) เป็นพิเศษ ไมท์เนอร์เคยเขียนจดหมายถึง Marie Curie นักฟิสิกส์หญิงคนสำคัญของโลกซึ่งเพิ่งได้รับรางวัลโนเบลในเรื่องนี้มาไม่นาน เพื่อขอตำแหน่งนักวิจัยในห้องปฏิบัติการของ Marie Curie ที่กรุงปารีส แต่น่าเสียดายที่ไม่มีตำแหน่งว่างมิฉะนั้นนักฟิสิกส์หญิงคนเก่งของโลกสองคนจะได้ทำงานด้วยกัน ระหว่างนี้ไมท์เนอร์จึงสอนวิชาฟิสิกส์ที่โรงเรียนมัธยมพร้อมกับทำวิจัยเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีในช่วงเย็น จนกระทั่งถึงปี 1907 จุดเปลี่ยนครั้งสำคัญในชีวิตของเธอก็มาถึง

 
พบคู่หูวิจัยร่วมสร้างผลงานเปลี่ยนโลก

ไมท์เนอร์ติดต่อกับ Max Planck นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวเยอรมันเพื่อขอเข้าร่วมฟังเลคเชอร์ของเขาหนึ่งเทอมที่มหาวิทยาลัย Friedrich Wilhelms University ในกรุงเบอร์ลิน ประเทศเยอรมัน Max Planck ตอบรับคำขอของเธอซึ่งถือเป็นเรื่องพิเศษมากเพราะมหาวิทยาลัยแห่งนี้ไม่รับนักศึกษาผู้หญิงเข้าเรียนต่อ นอกจากการเข้าฟังการบรรยายไมท์เนอร์ยังได้ติดต่อขอทำงานวิจัยควบคู่ไปด้วย และนั่นทำให้เธอได้พบกับ Otto Hahn นักเคมีวัยเดียวกับเธอที่เพิ่งมาทำงานที่มหาวิทยาลัย Friedrich Wilhelms University ได้ไม่นาน และกำลังมองหานักฟิสิกส์เพื่อมาร่วมวิจัยเกี่ยวกับกัมมันตภาพรังสีอยู่พอดี แต่การเริ่มต้นทำงานร่วมกันไม่ง่ายเลยเพราะแผนกเคมีของมหาวิทยาลัยไม่อนุญาตให้ไมท์เนอร์ใช้ห้องแล็บของแผนก ทั้งคู่จึงต้องไปอาศัยโรงไม้เล็กๆหาเครื่องมือมาติดตั้งทำงานกันไปก่อน และนั่นเป็นจุดเริ่มต้นของการทำวิจัยร่วมกันของทั้งคู่นานกว่า 30 ปี

เพียงแค่ปีแรกของการทำวิจัยร่วมกันไมท์เนอร์และ Hahn ก็มีผลงานออกมาหลายชิ้นทั้งบทความทางวิชาการและการค้นพบไอโซโธปของธาตุแอกทิเนียม ปีถัดมาทั้งคู่ค้นพบ Radioactive recoil ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมปล่อยอนุภาคแอลฟา พวกเขายังพัฒนาใช้ Radioactive recoil ในการแยกสารที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก และใช้เป็นวิธีการตรวจจับสารกัมมันตภาพรังสีแบบใหม่อีกด้วย ปี 1912 ไมท์เนอร์และ Hahn ย้ายไปทำงานที่แผนกเคมีของสถาบัน Kaiser Wilhelm Institute (KWI) ที่เพิ่งจัดตั้งขึ้นใหม่ พวกเขาไม่ต้องอาศัยโรงไม้ทำงานวิจัยอีกต่อไปแล้ว และในปีนั้นเอง Max Planck ได้แต่งตั้งไมท์เนอร์เป็นผู้ช่วยของเขาที่สถาบัน Institute for Theoretical Physics ในมหาวิทยาลัย Friedrich Wilhelms University ซึ่งเป็นเสมือนบันไดขั้นแรกของตำแหน่งทางวิชาการ และเธอยังเป็นผู้หญิงคนแรกที่ได้รับตำแหน่งนี้ของสถาบันอีกด้วย

 
ร่วมค้นพบธาตุใหม่ “โพรแทกทิเนียม”

ปี 1914 เยอรมันเข้าร่วมสงครามโลกครั้งที่ 1 ไมท์เนอร์ถูกเรียกตัวไปช่วยงานกองทัพโดยทำหน้าที่ด้านงานเอ็กซ์เรย์ในการรักษาทหารบาดเจ็บที่แนวหน้า (หัวหน้าทีมเอ็กซ์เรย์ของฝ่ายพันธมิตรฝรั่งเศสก็คือ Marie Curie) ไมท์เนอร์กลับมาทำงานวิจัยที่สถาบัน KWI อีกครั้งในปี 1917 และได้รับการแต่งตั้งเป็นหัวหน้าแผนกฟิสิกส์ ถึงตอนนี้ทั้งไมท์เนอร์และ Hahn ต่างก็มีห้องแล็บของตัวเองแต่ยังคงทำวิจัยร่วมกันอยู่ในบางเรื่อง ในช่วงนี้พวกเขามุ่งความสนใจไปที่การค้นหาไอโซโธปของธาตุที่มีเลขอะตอม 91 ซึ่งยังไม่ถูกค้นพบ ก่อนหน้านี้เคยมีค้นพบไอโซโธปหนึ่งของธาตุนี้ตั้งชื่อว่า brevium แต่มีอายุสั้นมากๆจนไม่สามารถตรวจสอบคุณสมบัติอะไรได้มาก ไมท์เนอร์จึงเชื่อมั่นว่ายังมีไอโซโธปอื่นอีกและพยายามค้นหาไอโซโธปหลักของธาตุนี้ให้พบ

ปลายปี 1917 ไมท์เนอร์และ Hahn สามารถแยกไอโซโธปหลักของธาตุที่มีเลขอะตอม 91 เป็นผลสำเร็จ ไมท์เนอร์ตั้งชื่อธาตุที่ค้นพบใหม่ว่า “โพรแทกทิเนียม” (Protactinium) สัญลักษณ์ Pa ไอโซโธปที่ทั้งคู่ค้นพบคือ 231Pa หรือ protactinium-231 ซึ่งมีครึ่งชีวิต 32,760 ปี นับเป็นความสำเร็จครั้งสำคัญของไมท์เนอร์ในฐานะนักวิจัย และจากผลงานนี้ทำให้เธอได้รับรางวัล Lieben Prize จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งออสเตรีย ปี 1918 ไมท์เนอร์ได้รับการแต่งตั้งเป็นผู้อำนวยการฝ่ายฟิสิกส์รังสีที่สถาบัน KWI นั่นหมายความว่านักฟิสิกส์หญิงผู้นี้ได้รับการยอมรับในระดับสูงแล้ว

ในปี 1922 ระหว่างที่กำลังศึกษาเกี่ยวกับรังสีเบตาไมท์เนอร์ได้ค้นพบปรากฎการณ์การปลดปล่อยอิเล็คตรอนเพื่อให้เกิดความสมดุลในนิวเคลียสที่เรียกว่า Auger effect แต่มันถูกตั้งชื่อตาม Pierre Victor Auger นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสที่ค้นพบปรากฎการณ์นี้หลังไมท์เนอร์ปีหนึ่ง ในปีเดียวกันนี้เธอก็ได้รับการรับรองให้เป็น Privatdozentin หรืออาจารย์ที่สามารถสอนในมหาวิทยาลัยอย่างอิสระไม่ต้องมีอาจารย์คนอื่นควบคุม และในปี 1926 เธอก็ได้รับการแต่งตั้งเป็นศาสตราจารย์ทางฟิสิกส์อย่างเต็มตัว ทำหน้าที่บรรยายวิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัย Friedrich Wilhelms University และดูแลนักศึกษาปริญญาเอก เธอเป็นผู้หญิงคนแรกในเยอรมันที่ได้รับตำแหน่งนี้ นอกจากนี้ไมท์เนอร์และ Hahn ยังได้รับการเสนอชื่อเข้าชิงรางวัลโนเบลหลายต่อหลายครั้งแต่ไม่ถูกเลือกให้เป็นผู้ชนะรางวัล

 
ศาสตราจารย์ที่ต้องหนีออกนอกประเทศ


หลังการค้นพบนิวตรอนโดย James Chadwick ในปี 1932 งานวิจัยของไมท์เนอร์และ Hahn ก็มุ่งไปที่การระดมยิงนิวตรอนไปที่นิวเคลียสของอะตอมของธาตุที่น่าสนใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังการค้นพบยูเรเนียม-235 ในปี 1935 การยิงนิวตรอนไปที่นิวเคลียสของยูเรเนียมกลายเป็นหัวข้อวิจัยหลักของไมท์เนอร์และ Hahn โดยพวกเขาได้เพิ่มนักเคมีชาวเยอรมัน Fritz Strassmann เข้าร่วมทีมวิจัยด้วยในฐานะผู้ช่วยของ Hahn แต่ขณะที่งานวิจัยกำลังดำเนินไปอย่างเข้มข้นนั้นได้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางการเมืองอย่างใหญ่หลวง ปี 1933 นาซีเรืองอำนาจในเยอรมัน ชาวยิวในเยอรมันเริ่มถูกกวาดล้าง นักวิทยาศาสตร์เชื้อสายยิวจำนวนมากต้องหนีออกจากเยอรมัน ไม่เว้นแม้กระทั่งสุดยอดนักฟิสิกส์ผู้มีชื่อเสียงก้องโลกอย่าง Albert Einstein ปี 1938 เยอรมันครอบครองออสเตรียทำให้ไมท์เนอร์ตระหนักว่าเธอไม่สามารถอยู่ในเยอรมันได้อีกต่อไป

ไมท์เนอร์ในวัย 60 ปีหลบหนีออกจากเยอรมันโดยความช่วยเหลือของ Dirk Coster นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ผู้ค้นพบธาตุแฮฟเนียม Coster พาเธอหลบหนีทางรถไฟข้ามชายแดนด้านเนเธอร์แลนด์ไปพักอยู่ที่บ้านของเขาระยะหนึ่งก่อนที่เธอจะเดินทางไปยังกรุงโคเปนเฮเกนและพักอยู่ที่บ้านของ Niels Bohr นักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ของเดนมาร์ก จากนั้นจึงเดินทางไปทำงานที่สถาบัน Nobel Institute for Physics ในกรุงสตอกโฮล์ม ประเทศสวีเดน คู่หูนักวิจัยไมท์เนอร์และ Hahn มีอันต้องแยกกันทำงานอย่างถาวรหลังจากที่ทำวิจัยร่วมกันมานานกว่า 30 ปี แต่ทั้งคู่ยังคงติดต่อปรึกษาหารือและแจ้งผลการวิจัยกันทางจดหมายเป็นประจำ

 
ร่วมค้นพบปฏิกิริยา “นิวเคลียร์ฟิชชัน”

ในช่วงเวลานั้นนักฟิสิกส์เชื่อว่าเป็นไปไม่ได้เลยที่อะตอมที่มีขนาดใหญ่อย่างยูเรเนียม (มวลอะตอม = 235 หรือ 238) จะถูกแบ่งออกเป็นสองอะตอม แต่ไมท์เนอร์ตั้งข้อสังเกตว่าแรงตึงผิวของนิวเคลียสอะตอมจะอ่อนตัวลงเมื่อประจุของนิวเคลียสเพิ่มขึ้น และหากประจุของนิวเคลียสสูงมากอย่างเช่นกรณีของยูเรเนียม (ประจุ = 92+) แรงตึงผิวอาจเข้าใกล้ศูนย์ได้ ซึ่งนั่นอาจทำให้นิวเคลียสแยกออกเป็นสองส่วนเมื่อถูกยิงด้วยนิวตรอน ในการทดลองยิงยูเรเนียม (มวลอะตอม = 235) ด้วยนิวตรอนพบว่าได้ธาตุใหม่ที่เรียกว่า “transuranium” หลายชนิด หนึ่งในชนิดที่พบบ่อยมีคุณสมบัติคล้ายกับธาตุเรเดียม (มวลอะตอม = 226) มาก แต่ไมท์เนอร์คิดว่าน่าจะเป็นธาตุแบเรียม (มวลอะตอม = 139) เนื่องจากแบเรียมมีคุณสมบัติคล้ายกับเรเดียมแต่มีมวลอะตอมเล็กกว่าสอดคล้องกับแนวคิดนิวเคลียสยูเรเนียมแยกส่วนของเธอ ส่วนเรเดียมไม่น่าจะใช่เพราะมีขนาดใหญ่เกินไป

เดือนพฤศจิกายน 1938 Otto Hahn แอบไปพบกับไมท์เนอร์ที่กรุงโคเปนเฮเกน มีการประชุมร่วมกับ Niels Bohr และ Otto Frisch นักฟิสิกส์หลานชายของไมท์เนอร์ซึ่งทำงานอยู่กับ Bohr เพื่อเตรียมการทดลองยิงยูเรเนียมด้วยนิวตรอนรอบใหม่ ไมท์เนอร์ย้ำกับ Hahn ว่าให้พยายามตรวจสอบให้ได้ว่าธาตุใหม่ที่ได้เป็นเรเดียมหรือแบเรียมกันแน่ เดือนธันวาคม 1938 Hahn เขียนจดหมายบอกไมท์เนอร์ว่าธาตุใหม่ที่ได้คือแบเรียมตรงตามที่ไมท์เนอร์คาดการณ์ Hahn และ Strassmann ตีพิมพ์ผลงานการค้นพบของพวกเขาในเดือนมกราคม 1939 โดยที่ยังไม่รู้แน่ชัดถึงกลไกของสิ่งที่เกิดขึ้น แต่ไม่มีชื่อของไมท์เนอร์ร่วมด้วย (เข้าใจว่าคงด้วยเหตุผลเพื่อความปลอดภัยของไมท์เนอร์และตัว Hahn เองด้วย) ในเดือนกุมภาพันธ์ 1939 ไมท์เนอร์และ Frisch ได้ตีพิมพ์บทความอธิบายกลไกที่เกิดขึ้นตามการทดลองของ Hahn และ Strassmann อย่างละเอียดและตั้งชื่อปรากฏการณ์นี้ว่า “นิวเคลียร์ฟิชชัน” (Nuclear fission)

ในบทความของไมท์เนอร์นอกจากจะอธิบายกลไกการเกิดนิวเคลียร์ฟิชชันแล้ว เธอยังได้วิเคราะห์และคำนวณปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นโดยอาศัยสูตร E = mc2 ของ Albert Einstein พบว่ามีการปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างมากมายประมาณ 200 MeV หลักการของนิวเคลียร์ฟิชชันนำไปสู่ความเป็นไปได้ของการสร้างอาวุธนิวเคลียร์ที่มีอำนาจทำลายล้างมหาศาล ระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2 นักวิทยาศาสตร์หลายคนเป็นกังวลว่าเยอรมันจะสร้างระเบิดปรมาณูได้ก่อนจึงมาปรึกษากับ Albert Einstein เขาจึงเขียนจดหมายกระตุ้นเตือนถึงประธานาธิบดีรูสเวลต์และเข้าพบเป็นการส่วนตัว จากนั้นจึงเกิดโครงการแมนฮัตตัน ไมท์เนอร์ถูกเชิญเข้าร่วมโครงการด้วยแต่เธอปฏิเสธเพราะไม่อยากมีส่วนเกี่ยวข้องกับการคิดค้นอาวุธร้ายที่ใช้ทำลายชีวิตคน แต่นั่นก็ไม่อาจหยุดยั้งอะไรได้ ไม่กี่ปีต่อมาก็เกิดเหตุการณ์ระเบิดปรมาณูถล่มเมืองฮิโรชิมาและนางาซากิ

 
มารดาแห่งระเบิดนิวเคลียร์ผู้ถูกมองข้าม

ปี 1945 Otto Hahn ถูกประกาศให้เป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีประจำปี 1944 จากผลงานการค้นพบนิวเคลียร์ฟิชชันแต่เพียงผู้เดียว ทั้งๆที่ไมท์เนอร์ได้ร่วมในการวิจัยนี้ตั้งแต่ต้นและเป็นผู้มีบทบาทสำคัญต่อการค้นพบ รวมทั้งเป็นผู้อธิบายกลไกของปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น ไม่ว่าไมท์เนอร์จะถูกกีดกันไม่ให้ได้รับรางวัลเนื่องจากเธอเป็นผู้หญิง หรือจะเป็นเพราะคณะกรรมการพิจารณาที่เป็นนักเคมีผู้อาจมองข้ามความสำคัญของความรู้ทางฟิสิกส์ที่มีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อการค้นพบก็ตาม ผู้คนส่วนใหญ่คิดว่าการตัดสินครั้งนั้นไม่ยุติธรรมสำหรับเธอ หลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ผู้คนให้การยกย่องและเรียกเธอว่า “มารดาแห่งระเบิดนิวเคลียร์” (The Mother of the Atom Bomb) Albert Einstein ยกย่องเธอเป็น “German Marie Curie” ต่อมาในปี 1966 ไมท์เนอร์ได้รับรางวัล Enrico Fermi Award จากคณะกรรมาธิการพลังงานปรมาณูแห่งสหรัฐอเมริกา ร่วมกับ Hahn และ Strassmann สำหรับผลงานการค้นพบนิวเคลียร์ฟิชชัน ซึ่งก็พอช่วยลบร่องรอยความผิดพลาดของการตัดสินรางวัลโนเบลในอดีตไปได้บ้าง

แม้นาซีจะหมดอำนาจในเยอรมันไปแล้วแต่ไมท์เนอร์ไม่ต้องการกลับไปทำงานที่เยอรมันอีก เธอยังคงทำงานอยู่ที่กรุงสตอกโฮล์มต่อไปจนได้เป็นพลเมืองของสวีเดนในปี 1949 และเกษียณอายุเมื่อปี 1953 ในวัย 75 ปี ไมท์เนอร์เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ทุ่มเทให้กับการทำงาน เธอไม่เคยแต่งงานและไม่มีลูก ไมท์เนอร์และ Otto Hahn ยังคงมีความสัมพันธ์ที่ดีต่อกันเสมอมา หลังเกษียณอายุเธอชอบไปเที่ยวที่เยอรมันและไปพักที่บ้านของ Hahn ครั้งละหลายๆวัน ไมท์เนอร์เสียชีวิตในปี 1968 โดยไม่ได้รับแจ้งการเสียชีวิตของ Hahn ที่เกิดขึ้น ก่อนการจากไปของเธอเพียงไม่กี่เดือน ไมท์เนอร์และ Hahn เกิดปีเดียวกัน เสียชีวิตปีเดียวกัน มีอายุ 89 ปีเท่ากัน และเพื่อยกย่องผลงานอันยอดเยี่ยมของไมท์เนอร์ชื่อของเธอถูกนำไปไปเป็นชื่อธาตุไมต์เนเรียม (Meitnerium) ที่มีหมายเลขอะตอม 109 และสัญลักษณ์คือ Mt

 

ข้อมูลและภาพจาก  wikipedia, famousscientists, theconversation


Leave a Reply

Your email address will not be published.