Das deutsche Kernspaltungsprojekt und ihre Forschung
Die ungeheure Energie, die bei der Kernspaltung frei wird, veranlassten die Physiker darüber nachzudenken, wie diese Energie genutzt werden kann. Daran arbeiten Physiker in Amerika, in Deutschland und in der Sowjetunion. In Deutschland arbeitete der Nobelpreisträger Werner Heisenberg mit weiten Kollegen im Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie in Berlin Dahlem an der Energienutzung. Heisenberg hatte 1932 Nobelpreis für seine Arbeiten zur Entwicklung der Quantenmechanik und seinen Entdeckungen in der Quantenstruktur der atomaren Welt bekommen. Natürlich war ihm bekannt, wie mit der Kernspaltung eine Waffe entwickelt werden kann. Sowohl für die Energiegewinnung als auch für eine Bombenexplosion musste eine genügende große Menge Uran angereicht werden, um die Kettenreaktion auszulösen. Für die Bombe muss diese kritische Masse nur erreicht werden, für die Energiegewinnung muss man die Spaltung steuern. Für die Forschungsarbeiten von Heisenberg und Hahn im Kaiser-Wilhelm-Institut wurde das Uran in den Auerwerken in Berlin geschmolzen.
Die Energie der Kernspaltung und die ersten Forschungen
Es gibt zwei Sorten von Uranatomen, das Uran 238, mit der Atommasse 238 und das Uran 235 mit einer nur gering kleineren Atommasse 235. Nur das Isotop mit dem Atomkern 235 ist spaltbar. Die Spaltung erfolgt, wenn Neutronen auf die Uranatome 235 treffen. Dabei entstehen die Spaltprodukte z. B. Bariumatome, Kryptonatome und eine Neutronenlawine, die eine Kettenreaktion der Atome der Spaltung auslöst. Es kommt zur Atomexplosion. Dabei wird ein kleiner Teil der Masse der Atomkerne in eine ungeheure Energie nach der Einsteinschen Formel
E = m c2
umgewandelt. Allein 500 Gramm Uran (U 235) haben eine Sprengkraft, die der Explosion einer chemischen Bombe von 10 000 Tonnen TNT entspricht. Das sind ca. 55 Millionen Kilowattstunden oder die Strengkraft von 40.000 Fliegerbomben, wie die erst kürzlich in München gefundene Fliegerbombe, die einen erheblichen Schaden angerichtet hat.
Im Dezember 1938 veröffentlichten Otto Hahn und Friedrich Strassmann (Kaiser-Wilhelm-Institut in Dahlem) in der Zeitschrift „Die Naturwissenschaften“ ein Artikel über die Spaltung von Atomkernen.
Bereits darin vermuteten sie, dass bei der Bestrahlung von Uran mit Neutronen der Urankerne in leichtere Elemente zerfallen. Dieses unglaubliche Ergebnis wurde durch eine sehr sorgfältige chemische Analyse gefunden. Eigentlich erwarteten die Hahn und Strassmann, dass die Uranatome durch Neutronenbeschuss schwerer werden. Statt schwererer Atome finden sie die leichteren Atome Barium und Krypton.
Ein Neutron spaltet einen Urankern. Es entstehen hierdurch Barium- und Kryptonatome und mehr als zwei Neutronen, die die Kettenreaktion auslösen.
Ein Neutron spaltet einen Urankern. Es entstehen hierdurch Barium- und Kryptonatome und mehr als zwei Neutronen, die die Kettenreaktion auslösen (CC BY-SA 3.0 Wikimedia Commons).
Als 1938 Österreich an Nazi-Deutschland okkupiert wurde, war die Österreicherin Lise Meitner über nach Deutsche. Als bekannte jüdische Wissenschaftlerin musst sie kurzfristig Nazi-Deutschland verlassen, und sie floh nach Schweden. Hahn und Strassmann schickten ihr die Resultate, noch bevor diese veröffentlicht wurden, nach. Lise Meitner findet mit ihrem Neffen Otto Frisch heraus, dass im Experiment Uranatome gespalten werden. Noch 1939 veröffentlichte sie eine Theorie der Atomspaltung.
Lise Meitner und Otto Hahn beim Forschen im Labor des Kaiser-Wilhelm-Institutes für Chemie in Berlin (Bild: Wikimedia Commons).
In einer späteren Würdigung schrieb Lise Meitner: „Die Entdeckung der Kernspaltung durch Otto Hahn und Fritz Strassmann hat ein neues Zeitalter in der Geschichte der Menschheit eröffnet. Die dieser Entdeckung zugrunde liegende wissenschaftliche Leistung scheint mir darum so bewundernswert, weil sie ohne jede theoretische Wegweisung auf rein chemischem Weg erreicht worden ist.“
Neben ihrer Forschung galt ihr persönliches, aber doch sehr zurückhaltendes Engagement vor allem dem Einsatz für den Frieden, der bedachten Nutzung der Kernenergie sowie der Gleichberechtigung der Frauen in den Wissenschaften. Sie selbst sagte einmal:
„Ich liebe Physik, ich kann sie mir schwer aus meinem Leben wegdenken. Es ist so eine Art persönlicher Liebe, wie gegen einen Menschen, dem man sehr viel verdankt. Und ich, die ich so sehr an schlechtem Gewissen leide, bin Physikerin ohne jedes böse Gewissen.“
Am 23. April 1945 fand eine US-amerikanische Spezialeinheit einen deutschen Atomreaktor in Haigerloch bei Tübingen und demontierte diesen am darauf folgenden Tag. Die beteiligten Wissenschaftler Werner Heisenberg, Otto Hahn, von Weizsäcker, Max von Laue wurden gefangengenommen und die verwendeten Materialien in die Vereinigten Staaten ausgeflogen.
Im Nazi-Deutschland wurde auch an Bau der Atombombe gearbeitet. Jedoch waren die Alliierten 1945 sehr erleichtert, als der Stand der deutschen Reaktorentwicklung in Haigerloch bekannt wurde.
Wissenschaftliche Beratung: Rudolf Herrmann
