Štiepenie jadra atómu

Objaviteľ jadrového štiepenia
Otto Hahn sa narodil 8. marca 1879 vo Frankfurte nad Mohanom. Vyrastal v Mníchove a študoval v Londýne a Montreale. R. 1912 sa vrátil do Nemecka a pracoval v Chemickom inštitúte cisára Wilhelma, kde sa stal neskôr vedúcim. R. 1913 sa jeho spolupracovníčkou stala tridsaťpäťročná Lise Meitnerová. Rakúšanka židovského pôvodu, ktorá však musela r. 1938 opustiť Rakúsko a emigrovala do Dánska. Novým spolupracovníkom Otta Hahna sa stal tridsaťšesťročný chemik friedrich Wilhelm Strossmann, no Hahn zostal s Lisou Meitnerovou úzko spojený prostredníctvom bohatej korešpondencie.
Štiepenie atómových jadier
V roku 1938 v Chemickom inštitúte cisára Wilhelma v Berlíne sa chemiom O. Hahnovi a F. Strassmanovi podarilo po prvýkrát rozštiepiť uránové jadro ostreľovaním neutrónmi. Rakúska fyzička Lise Meitnerová a jej synovec Otto Robert Frisch nazvali r. 1939 výsledok týchto dejov štiepením jadra.
R. 1934 začal taliansky fyzik Enrico Fermi ostreľovať atómové jadrá neutrónmi, pričom sa ukázalo, že najmä pomalé ostreľujúce neutróny „uviaznu“ v ostreľovaných atómových jadrách, teda stanú sa ich novou súčasťou. Tým sa však hodnota atómovej hmotnosti zväčši o 1, kým hodnota atómového čísla ostáva nezmenená. Vniká teda izotop toho istého prvku bohatší na energiu (1932).
Z ródia 103 (obsahujúceho v jadre 45 protónov a 58 neutrónov) sa tak stane ródium 104 (so 45 protónmi a 59 neutrónmi). Tento izotop ródia je však nestabilný, preto podlieha ďalšej zmene: nadbytočný neutrón sa rozpadne na protón a elektrón. Elektrón sa vyžiari ako častica beta a prvok sa tak zmení na stabilné paladium 104 (so 46 protónmi a 58 neutrónmi). Fermi si položil otázku, čo by sa stalo, keby sa protónmi ostreľoval najťažší známy prvok, urán ktorý obsahuje vo svojom jadre 92 protónov a 146 neutrónov. V skutočnosti vznikne prvok neptúnium s atómovým číslom 93, čo sa r. 1939 jednoznačne potvrdilo, keď človek vytvoril prvý umelo vyrobený transuránový prvok. Neptúnium, ktoré má 93 protónov a 146 neutrónov v jadre je však samé nestabilné, preto vyžaruje časticu beta a premieňa sa na ešte ťažší rádioaktívny prvok plutónium (s 94 protónmi a 145 neutrónmi), ktorý sa tiež v prírode samovoľne nevyskytuje. Jednoznačne sa ho podarilo identifikovať r. 1941. Ostreľovaním mangánu neutrónmi sa Fermiho spolupracovníkovi Emiliovi Segrému podarilo r. 1937 pripraviť ľahší nestabilný rádioaktívny prvok technécium (atómové č. 43), ktorý sa tiež v prírode voľne nevyskytoval.

V Nemecku nadviazal na Fermiho exprimenty Otto Hahn, ktorý sa pokúsil izolovať ako prvky nové transurány, čím chcel jednoznačne potvrdiť ich existenciu. Ukázalo sa však, že pri ostreľovaní uránu neutrónmi vzniká nielen neptúnium a plutónium, ale okrem iného aj bárium a kryptón. To najprv vyvolalo prekvapenie, lebo atómové čísla týchto prvkov (56 a 36) sú značne vzdialené od uránu (93); v súčte sa mu však rovnajú. To, čo sa Otto Hahn len domnieval, vyslovila neskôr jeho spolupracovníčka Lise Meitnerová, pracujúca v dánskom exile: jadro uránu priberá neutróny, stáva sa extrémne nestabilné, štiepi sa a uvoľňuje zároveň veľké množstvo energie.
Enrico Fermi:
2. decembra nositeľovi nobelovej ceny Enricovi Fermimu, ktorý emigroval do USA z Talianska, sa podarilo v atómovom reaktore na univerzite v Chicagu uskutočniť vopred vyrátané a kontrolované rozštiepenie jadra atómu s reťazovou reakciou, ktorá trvala 28 minút. Reaktor bol umiestnený pod tribúnou futbalového štadióna Chicagskej univerzity. Ako moderátor teda látka spomaľujúca vzniknuté rýchle elektróny slúžili grafitové dosky. Reakciu vedci riadili tak, že do reaktora zasúvali regulačné tyče s kadmiom.