Lise Meitner

Lise Meitner (7 novembre 1878 – 27 octobre 1968) était une physicienne nucléaire austro-suédoise. Elle fournit en 1930 la mesure qui rendit le neutrino nécessaire — et elle expliqua la première, en 1939, ce qui se passe lors de la fission nucléaire.

Le chemin vers la physique

Meitner naquit à Vienne et fit partie des premières femmes autorisées à y étudier la physique. En 1906, elle soutint sa thèse auprès de Ludwig Boltzmann. En 1907, elle partit pour Berlin, où elle suivit les cours de Max Planck et où commença avec le chimiste Otto Hahn une collaboration qui allait durer trois décennies.

Les débuts furent pénibles. L'accès à l'institut de chimie était interdit aux femmes ; Meitner travailla d'abord dans un ancien atelier de menuiserie au sous-sol. En 1926, elle devint à Berlin la première femme professeur de physique en Allemagne.

L'expérience du calorimètre de 1930

Lors de la désintégration bêta, les électrons quittent le noyau avec des énergies très différentes — un spectre continu au lieu d'une valeur nette. Cela était connu depuis 1914, mais contesté. Beaucoup y voyaient une erreur de mesure : peut-être les électrons ne perdaient-ils de l'énergie que sur le chemin vers l'extérieur.

Meitner et Wilhelm Orthmann tranchèrent la question en 1930 au moyen d'un calorimètre. Ils ne mesurèrent pas des électrons isolés, mais la chaleur totale que dégageait un échantillon. Si le spectre avait été un artefact, la quantité de chaleur aurait dû correspondre à l'énergie maximale. Elle correspondait à la valeur moyenne.

Il était dès lors établi que, lors de la désintégration bêta, de l'énergie se perd, et se perd réellement. La même année encore, Wolfgang Pauli proposa une particule invisible qui l'emporterait.

Fuite et fission nucléaire

En 1938, Meitner, en tant que juive, dut fuir l'Allemagne. Par les Pays-Bas, elle gagna la Suède et poursuivit son travail à Stockholm.

En décembre 1938, Hahn lui écrivit à propos d'un résultat inexplicable : lors du bombardement d'uranium par des neutrons, du baryum apparaissait — un élément bien plus léger. Meitner en discuta pendant les fêtes de Noël avec son neveu Otto Frisch. Tous deux reconnurent que le noyau d'uranium avait dû se diviser et calculèrent l'énergie ainsi libérée. Leur travail paru dans Nature en février 1939 forgea la notion de fission nucléaire.

Le prix Nobel de chimie fut décerné en 1944 à Otto Hahn seul. L'omission de Meitner passe aujourd'hui pour l'une des décisions erronées les plus connues de l'histoire du prix.

Position

Meitner refusa de participer au développement d'armes nucléaires. Elle déclina une invitation à Los Alamos. Après la guerre, elle s'exprima clairement sur la responsabilité des scientifiques.

En 1997, l'élément 109 fut nommé d'après elle : le meitnérium. C'est l'un des rares éléments à porter le nom d'une femme.

Importance pour la physique des neutrinos

Sans la mesure de 1930, la proposition de Pauli n'aurait pas eu de sol ferme. La question « la perte d'énergie est-elle réelle ? » devait d'abord recevoir une réponse avant que quelqu'un pût inventer une nouvelle particule pour l'expliquer.

Meitner se tient ainsi au début d'une chaîne qui mène, en passant par Enrico Fermi et Frederick Reines, jusqu'aux grands détecteurs actuels — et qui commença par une mesure de chaleur.

Termes associés

• Désintégration bêta — ce qu'elle a mesuré
• Wolfgang Pauli — la réponse à son résultat
• Enrico Fermi — la théorie sous-jacente
• Neutrino

Sources

• L. Meitner, W. Orthmann : Über eine absolute Bestimmung der Energie der primären β-Strahlen von Radium E, Zeitschrift für Physik 60, 143 (1930).
• L. Meitner, O. R. Frisch : Disintegration of Uranium by Neutrons: a New Type of Nuclear Reaction, Nature 143, 239 (1939).