Lise Meitner (7 novembre 1878 à Vienne, Autriche - 27 octobre 1968 à Cambridge, Royaume-Uni) était une physicienne autrichienne, naturalisée suédoise. Elle est célèbre pour ses travaux sur la radioactivité et la physique nucléaire. Elle joua notamment un rôle majeur dans la découverte de la fission nucléaire, dont elle fournit avec son neveu Otto Frisch la première explication théorique. Lise Meitner est souvent citée comme l'un des cas les plus flagrants de scientifiques injustement ignorés par le comité attribuant le prix Nobel.
Travaux scientifiques
La longue collaboration entre Lise Meitner et Otto Hahn porte sur la radioactivité. Dès leur première année de travail en commun, unissant leurs compétences respectives de physicienne et de chimiste, ils découvrirent plusieurs isotopes. Ils devinrent réputés pour leurs travaux, notamment pour la découverte du protactinium en 1918.
Indépendamment de ses travaux avec Otto Hahn, Lise Meitner mena des recherches pionnières en physique nucléaire. Elle se consacra d'abord à l'étude des spectres de rayonnements bêta et gamma. En 1923, elle découvrit ainsi la transition non-radiative connue comme l'effet Auger, appelé en l'honneur de Pierre Auger, un scientifique français qui le découvre indépendamment deux ans plus tard. Elle découvrit également l'émission de paires électron-positron lors de la désintégration bêta plus. Elle effectua différentes mesures de la masse du neutron.
Un autre aspect important des travaux de Lise Meitner concernait l'étude des réactions nucléaires artificielles. Ainsi, en 1934, alors que ce sujet était en plein essor, elle impliqua les deux chimistes Otto Hahn et Fritz Strassmann dans le "projet uranium", un programme de recherche qui allait mener, quatre ans plus tard, à la découverte de la fission nucléaire.
Lise Meitner supervisa également la construction d'un accélérateur de particules dans le département de physique qu'elle dirigeait; cette tâche fut achevée en 1938, peu de temps avant son départ d'Allemagne. 10
Lors de l'arrivée au pouvoir d'Adolf Hitler en 1933, les Juifs occupant un emploi de service public furent renvoyés ou contraints de démissionner. Une grande partie des scientifiques juifs quitta alors l'Allemagne, parmi lesquels Otto Frisch, le neveu de Lise Meitner.
Dans un premier temps, la situation fut différente pour les membres des instituts de la Société Kaiser-Wilhelm : en tant que fondation privée, la KWG n'était pas explicitement soumise à la loi sur le service public. Cependant, en raison de la part du gouvernement et des forces conservatrices dans son financement, il y fut ordonné le renvoi des Juifs, à l'exception de quelques-uns des scientifiques les plus éminents ; parmi lesquels Lise Meitner, qui resta ainsi à la tête du département de physique du KWI-C jusqu'en 19387.
En 1937, la KWG passa sous le contrôle direct du gouvernement. Lise Meitner ne fut plus alors protégée que par sa nationalité autrichienne ; une protection qui prit fin lors de l'annexion de l'Autriche par le Troisième Reich (Anschluss) en mars 1938. En juin, elle apprit qu'elle serait prochainement renvoyée et interdite d'émigration ; elle décida alors de fuir l'Allemagne. Aidée par deux collègues néerlandais, Dirk Coster et Adriaan Fokker, elle passa la frontière des Pays Bas en juillet 1938. Elle partit ensuite pour la Suède, où elle continua son travail dans le laboratoire de Manne Siegbahn à Stockholm, mais avec peu de ressources. Elle continua de correspondre avec Otto Hahn et d'autres scientifiques allemands. Elle établit également une collaboration avec Niels Bohr qui voyageait régulièrement entre Copenhague et Stockholm.
Découverte de la fission
Suite à la découverte du neutron par James Chadwick en 1932, l'idée se propagea dans la communauté scientifique que des éléments plus lourds que l'uranium (le plus lourd des éléments rencontrés sur Terre à l'état naturel) pouvaient être produits en laboratoire. Ce fut le départ d'une course effrénée entre les différentes équipes de physique nucléaire : les groupes d'Ernest Rutherford (Royaume Uni), Irène Joliot-Curie (France), Enrico Fermi (Italie), Otto Hahn et Lise Meitner (Allemagne), se lancèrent dans la compétition. L'enjeu, tel qu'il était alors perçu, n'était autre que l'honneur d'être les premiers à produire ces éléments inconnus, et l'espoir de voir un tel résultat récompensé par un prix Nobel. Personne n'envisageait à ce moment de possible application pour ces recherches.
Lorsque Lise Meitner fut contrainte de fuir l'Allemagne en 1938, elle poursuivit sa collaboration avec Otto Hahn par correspondance. Les deux scientifiques se rencontrèrent clandestinement à Copenhague en novembre 1938, afin de planifier une nouvelle série d'expériences. De retour à Berlin, Hahn réalisa ces expériences difficiles avec Fritz Strassmann ; ils mirent en évidence la présence de baryum parmi les éléments produits suite au bombardement de l'uranium avec des neutrons. Ils envoyèrent le manuscrit exposant ces observations à la revue Naturwissenschaften en décembre 193811. Simultanément, ils envoyèrent une lettre à Lise Meitner pour lui faire part de leurs résultats expérimentaux. Étant donnée la situation politique, Lise Meitner ne pouvait figurer comme co-auteur de la publication, malgré son rôle majeur dans le déroulement de ces recherches.
La possibilité que l'uranium se brise en éléments plus légers sous l'effet d'un bombardement de neutrons avait été suggérée plusieurs années auparavant, notamment par Ida Noddack en 1934. La première explication théorique de ce phénomène fut apportée par Lise Meitner et son neveu Otto Frisch en février 193912, en employant le modèle de la goutte liquide de Niels Bohr pour décrire le noyau atomique. Ils expliquèrent comment le noyau d'uranium peut se scinder en deux parties, un noyau de baryum et un de krypton, tout en éjectant plusieurs neutrons et une grande quantité d'énergie. Ces prédictions furent confirmées expérimentalement par Frisch. Ils purent également expliquer pour quelle raison aucun élément plus lourd que l'uranium n'existe à l'état naturel : avec l'augmentation du nombre de protons, la répulsion coulombienne devient si forte qu'elle l'emporte sur l'attraction de la force nucléaire qui lie les nucléons entre eux.
Peu après la découverte de la fission, la communauté scientifique prit conscience de la possibilité de produire une réaction en chaîne pouvant libérer une quantité d'énergie colossale. L'éventualité d'une application militaire apparut alors ; dans le contexte du début de la Seconde Guerre mondiale, il fut décidé de cesser toute publication concernant la fission nucléaire. Poussés par la peur que les Allemands ne développent une arme nucléaire, les physiciens Leó Szilárd, Edward Teller et Eugene Wigner persuadèrent Albert Einstein d'utiliser sa célébrité pour attirer l'attention du président américain Franklin Roosevelt sur ce sujet. Ceci déclencha le projet Manhattan, qui fut développé à Los Alamos et aboutit à la mise au point de l'arme nucléaire employée pour détruire Hiroshima et Nagazaki en 1945. De son côté, Lise Meitner refusa de participer au projet Manhattan pour des raisons éthiques : elle ne voulait pas être associée à la fabrication d'une bombe.
