Po minulém článku o nejvýznamnějších fyzicích, kteří dali své jméno kosmickým observatořím se tentokrát podíváme na zajímavé ženy fyzičky. Protože se ale prozatím žádná aktivní observatoř nejmenuje po žádné ženě ve fyzice (to by měl změnit dalekohled Nancy Grace Roman), rozhodl jsem se zvolit trochu jiný přístup. Dnes si proto představíme nejvýznačnější ženy ve fyzice, jež se zasloužily o fyzikální výzkum více či méně ovlivňující kosmonautiku.

5) Jocelyn Bell Burnell

Jedna z největších kontroverzí u Nobelových cen se odehrála v případu postdoktorandky Jocelyn Bell Burnell, jež stála za objevem prvního pulsaru. Ocenění ale získal její školitel Antony Hewish. Řada lidí je dodnes přesvědčena, že se jednalo v podstatě o krádež. Velmi často se lze setkat také s názory, že se Jocelyn nedočkala své ceny jen proto, že je žena. Domnívám se, že bychom se dnes mohli na kariéru této významné astronomky podívat trochu více z nadhledu a z odstupu.

Jocelyn Bell Burnell spatřila světlo světa 15. července 1943 ve městě Lurgan v Severním Irsku. Její rodina byla poměrně početná, měla dvě sestry a bratra. Ze všech čtyř sourozenců je Jocelyn nejstarší. Na jejím příkladu si lze též krásně demonstrovat důležitost pozitivního příkladu, který danému jedinci představí vědu. Mnohdy to bývá vynikající učitel. V případě Jocelyn však šlo o jejího otce Philipa. Ten pracoval jako architekt, vlastnil však rovněž celou řadu publikací o astronomii. Navíc jedna z jeho zakázek zahrnovala návrh planetária. Jocelyn s ním trávila hodně času a astronomie se jí velmi zalíbila. Otec i zaměstnanci planetária její nadšení pro vědu velmi povzbuzovali a podporovali ji ve studiu.

Ve vzdělávání nejdříve neměla štěstí, dívky tehdy ve škole nutili učit se domácí práce, a naopak vědu je učit odmítali. Její rodiče ale postup napadli a uspěli. Jocelyn nicméně bohužel neudělala jednu ze zkoušek, a proto ji rodiče místo prestižního gymnázia poslali na internátní školu kvakerů. To se vzápětí ukázalo jako velmi dobré rozhodnutí, porozuměli si totiž se zdejším učitelem fyziky, který Jocelyn dle jejích vlastních slov ukázal jak snadný tento vědní obor je.

Po absolvování střední školy odešla na univerzitu v Glasgow, kde v roce 1965 získala bakalářský titul v oblasti přírodní filosofie. Doktorát studovala na čistě dívčí koleji New Hall (dnes Murray Edwards) College v Cambridge. Jejím vedoucím byl významný vědec, průkopník radioastronomie, Antony Hewish. Společně se zaměřovali na konstrukci a zprovoznění radioteleskopu Interplanetary Scintillation Array, jenž měl sloužit převážně k výzkumu tehdy čerstvě známých kvasarů.

­­­­­­­­Koncem listopadu 1967 však našla Jocelyn v datech radioteleskopu něco velmi zvláštního. Jednalo se o signál, který se každé 1,3 sekundy opakoval. A to s takovou pravidelností, že nejprve napůl žertem získal název Little Green Man 1. Brzy se ovšem ukázalo, že s mimozemšťany zdroj spojený není, naopak jde o rychle rotující neutronovou hvězdu. Původní termín pulsující rádiový zdroj zkrátil jeden z vědeckých novinářů na pulsar, což se jako krátký úderný název ujalo.

­­­­­Řekli byste si možná, že v 60. letech už to pro ženy ve vědě nemuselo být tak těžké, ale chyba lávky. Zatímco Antony Hewish odpovídal na standardní dotazy novinářů ohledně nového objevu, Jocelyn musela snášet otázky na barvu vlasů či počet partnerů. A byli i tací, kteří se jí ptali, zda by si mohla pro fotografování rozepnout pár knoflíků u košile. V roce 1968, kdy objevila druhý a třetí pulsar již byla zasnoubená s Martinem Burnellem. Těsně po žádosti o ruku se chtěla pochlubit kolegům z univerzity dobrou zprávou, avšak místo toho schytala kritiku, neboť správná žena by neměla dle některých názorů pracovat a měl by ji zajistit její manžel.

Po vědecké stránce byla ovšem tato éra velmi přínosná. Kromě objevů několika pulsarů dokázala v roce 1969 získat doktorský titul. V té době už pracovala na univerzitě v Southamptonu, kde působila až do roku 1973. Následující rok přešla na University College London, kde setrvala dalších osm let. A byl to právě rok 1974, kdy došlo k oné obří Nobelovské kontroverzi. Nobelovu cenu za fyziku za objev pulsarů totiž získal Antony Hewish, avšak Jocelyn Bell, která měla na objevu hlavní a popravdě řečeno téměř výhradní zásluhu, nikoliv.

Proč? To se můžeme jen domýšlet. Nezanedbatelnou roli hrál pravděpodobně i fakt, že je žena. Nutné je ale vzít v úvahu i dřívější běžnou a poněkud smutnou praxi, kdy Nobelovská komise za nějaký objev vždy ocenila vedoucího vědeckého týmu, bez ohledu na přesné zásluhy vedoucího a dalších členů skupiny. Stalo se to v minulosti již mnohokrát a až v moderní době se od této praxe pomalu ustupuje.

Rozhodnutí komise dodnes vyvolává vášnivé diskuze. Samu Jocelyn však nechalo poměrně chladnou. Argumentovala, že v době udělení byla na zisk Nobelovy ceny ještě příliš mladá, což by dle jejího názoru znevážilo hodnotu ocenění. Navíc tvrdila, že si Hewish cenu zasloužil za svou dlouhodobou činnost a že je jen spravedlivé, aby vedoucí získal ocenění za práci studenta, když tolika jiným vedoucím práce jejich studentů slibně rozjeté kariéry naopak zničila.

Ostatně, ztráta Nobelovy ceny ji zásadně mrzet nemusí. Obdržela totiž v kariéře množství ocenění jen o něco málo menší prestiže. V roce 2018 to byla Speciální průlomová cena za fyziku, o tři roky později pak Zlatá medaile Královské společnosti a medaile Karla Schwarzschilda. V roce 1999 obdržela nižší stupeň Řádu Britského impéria, roku 2007 pak jeden z vyšších stupňů. Mezi roky 2002 a 2004 byla Jocelyn dokonce prezidentkou Královské astronomické společnosti. Kromě toho zastávala celou řadu profesorských postů na univerzitách v Princetonu, Oxfordu nebo Bathu.

Práce Jocelyn Bell Burnell je v dnešní době úplně základní pro jakýkoliv astrofyzikální výzkum, ať už prováděný z povrchu Země či z kosmického prostoru. Díky práci této vědkyně totiž známe neutronové hvězdy a pulsary. Právě severoirská fyzička tak má zásadní zásluhu na tom, že můžeme zkoumat gama záblesky, gravitační vlny a mnoho dalších jevů moderní astrofyziky.

4) Andrea Ghez

Americká astrofyzička Andrea Mia Ghez se v roce 2020 stala teprve čtvrtou ženou, která získala Nobelovu cenu za fyziku. Oceněna byla za výzkum černých děr společně s Reinhardem Genzelem a Rogerem Penrosem.

Andrea má poměrně komplikovaný původ. Narodila se sice už ve Spojených státech amerických v New Yorku, avšak její rodiče mají evropské kořeny. Matka Susanne pochází z irské katolické rodiny, která ale v době jejího narození žila již v USA ve státě Massachusetts. Otec Gilbert se narodil v Římě rodině částečně židovského původu, jež přišla z Tuniska a Německa.

Ještě v době jejího dětství se s ní rodiče přestěhovali z New Yorku do Chicaga, kde Andrea navštěvovala školu při University of Chicago. Ve věku 13 let sledovala přistání prvních lidí na Měsíci, což ji nadchlo pro vědu. Její matka to kvitovala a pořídila jí první dalekohled. Snem Andrey se stalo letět jako první Američanka do kosmického prostoru.

Po dokončení střední školy se rozhodla studovat matematiku na Massachusettském technologickém institutu v Cambridge (ne, nezbláznil jsem se, MIT a Harvard skutečně leží v Cambridge, toto město získalo název jako poctu britskému Cambridge). Brzy ale změnila obor na fyziku, z níž v roce 1987 získala bakalářský titul. Doktorát absolvovala o pět let později na Kalifornském technologickém institutu (Caltech) v Pasadeně. Jejím vedoucím byl známý americký astronom Gerry Neugebauer.

Po dokončení studia přešla na Kalifornskou univerzitu v Los Angeles (UCLA), kde dnes působí jako profesorka astrofyziky. Svůj profesní život zasvětila astrofyzice, konkrétně zkoumá oblast středu Mléčné dráhy. Při své práci využívá především Keckovy dalekohledy na Havaji, příležitostně ale též Hubbleův dalekohled nebo jiné kosmické observatoře. S jejich pomocí zkoumá vznik a pohyby hvězd poblíž samého jádra Galaxie známého jako Sagittarius A*. Díky průzkumu chování místních hvězd dokáže se svým týmem dosti přesně probádat vlastnosti této části Mléčné dráhy.

Její výzkum začal v roce 1995 a pokračuje úspěšně dodnes. Zásluhou přístrojů Keckových dalekohledů pracujících v blízké infračervené oblasti dokáže se svým týmem nahlédnout skrze prach zakrývající centrální část Mléčné dráhy. Keckovy dalekohledy navíc disponují adaptivní optikou vyrovnávající chvění vzduchu v atmosféře a proto jsou jejich snímky mimořádně kvalitní. Andrea a její tým tudíž dokázali rozpoznat několik hvězd obíhajících jádro Galaxie v poměrně těsné blízkosti.

Dokončení sledování kompletního oběhu těchto hvězd kolem galaktického středu zabere několik desítek let, už teď nám ale mohou být tyto objekty velmi užitečné. S jejich pomocí se totiž skvěle testuje platnost Einsteinovy obecné relativity. Navíc se díky nim dá velmi přesně určit hmotnost centrálního objektu Mléčné dráhy. Právě to tým z UCLA udělal. Výpočet určil, že hmotnost objektu Sagittarius A* je 4,1 milionu hmotností Slunce. Takto hmotný objekt v tak malém prostoru znamená jediné, jedná se o supermasivní černou díru.

Právě za objev tohoto supermasivního objektu v jádru Mléčné dráhy získali Andrea Ghez a Reinhard Genzel polovinu Nobelovy ceny za fyziku pro rok 2020. Německý fyzik Genzel začal s výzkumy této části Galaxie o něco dříve, americký tým však pozorování dosti zásadním způsobem rozšířil a upřesnil. Nobelovská komise proto ocenila vedoucí obou skupin. Díky jejich bádání se dnes ve velkém rozběhl průzkum supermasivních černých děr a centrálních oblastí i u dalších galaxií. Andrea ovlivnila nejen slavné snímky Event Horizon Telescope, ale třeba i zaměření Hubbleova a Webbova dalekohledu.

Kromě Nobelovy ceny získala Andrea třeba ještě v roce 2012 Crafoordovu cenu. Od roku 2004 je také členkou Národní akademie věd a o osm let později byla zvolena i do Americké filosofické společnosti. Trochu paradoxně až roku 2019 se stala plnou členkou Americké fyzikální společnosti. Andrea je činná i mediálně, objevila se v mnoha pořadech popularizujících vědu na televizních kanálech BBC, Discovery Channel, History Channel, PBS a mnoha dalších.

3) Vera Rubin

Vera Rubin Observatory, toto jméno ponese observatoř s obřím více jak osmimetrovým dalekohledem budovaná na 2715 metrů vysoké hoře Cerro Pachón v Chile. Takto velké teleskopy už dnes nejsou velkou výjimkou, na světě jich stojí třináct, několik dalších se staví nebo připravuje. Přesto však bude tento projekt unikátní.

Na rozdíl od ostatních podobně velkých dalekohledů bude totiž tento (sám dalekohled se jmenuje dalekohled Simonyiových, podle manželů Charlese a Lisy Simonyiových, kteří na něj poskytli značnou část financí) pravidelně provádět přehlídkové snímkování celé oblohy. Co ale udělala Vera Rubin tak významného, že se po ní bude jmenovat jeden z klíčových projektů astronomie 21. století? Právě její zásluhou došlo k detekci temné hmoty na úrovni jednotlivých galaxií.

Vera se narodila v červenci 1928 ve Philadelphii jako dítě židovských imigrantů. Její otec Pesach pocházel z Vilniusu, matka Rose vyrostla v Besarábii (dnešní Moldavsko). Později oba začali pracovat v Bellových laboratořích, kde se seznámili. Kromě Very měli ještě jednu dceru. Roku 1938 se rodina přestěhovala do Washingtonu, kde Veru poprvé zaujala astronomie při pozorování hvězd z okna (světelný smog tehdy ještě nebyl tak velký). Se svým otcem si postavili amatérský dalekohled s nímž často a rádi pozorovali. V roce 1944 dokončila střední školu a navzdory radám svých středoškolských učitelů se rozhodla dát na vědeckou kariéru a přihlásila se na univerzitu Vassar College v New Yorku.

Bakalářský titul zde obdržela roku 1948 a pokusila se dostat na prestižní Princetonskou univerzitu. Ale bohužel narazila. Princeton totiž nepřijímal ženy, což se nezměnilo dalších 27 let. A na Harvardovu univerzitu se nakonec rozhodla nejít sama. Ve stejném roce se provdala za Roberta Rubina (její rodné příjmení bylo Cooper), který pracoval na Cornellově univerzitě. Proto se Vera rozhodla zkusit štěstí právě tady. Na Cornellu roku 1951 získala magisterský titul. Učila se zde od takových velikánů jako byli Hans Bethe nebo Richard Feynman.

V této době také poprvé studovala galaxie, konkrétně jejich pohyby. Její výsledky byly kontroverzní a některé se posléze podařilo vyvrátit, nicméně tvrzení, že jsou galaxie neustále v pohybu zůstává v platnosti. Vědecká veřejnost ji v té době ovšem moc dobře nepřijala, při přednášce na půdě Americké astronomické společnosti, kde byla viditelně těhotná, byla poměrně drsně odmítnuta. Proto se raději soustředila na doktorské studium na Georgetown University.

V tomto období se jí docela dařilo v osobním i pracovním životě. S manželem již měli jedno dítě, druhé na cestě. Její spolužák ji navíc doporučil jako studentku samotnému Georgi Gamowovi. Ve své práci se opět soustředila na galaxie, o nichž tvrdila, že nejsou v prostoru náhodně rozmístěny, ale shlukují se do určitých struktur. V té době šlo také o poměrně kontroverzní myšlenku. Ani tehdy nicméně neměla na růžích ustláno, jednou se například nemohla sejít se svým školitelem v kanceláří, neboť ženy do této části katolické univerzity neměly přístup.

Po zisku doktorátu působila na Montgomery College a Georgetown University. V roce 1963 zde navázala spolupráci s manžely Geoffreyem a Margareth Burbidgeovými, v jejímž rámci poprvé pozorovala rotace galaxií. O dva roky později ale přešla na Carnegieho institutu ve Washingtonu. Tady poznala svého klíčového spolupracovníka Kenta Forda, jenž byl expertem na astronomické přístroje. V té době měla doma stále dvě malé děti, takže značnou část práce prováděla z domova.

Požádala si ovšem o pozorovací čas na observatoři Palomar v Kalifornii a protože jí bylo vyhověno, stala se první ženou, která zde pozorovala. Musela si kvůli tomu dokonce i postavit vlastní dámskou toaletu. V té době s Kentem Fordem pozorovali stále více a více vzdálených galaxií. Studovali rychlost expanze vesmíru nebo podstatu kvasarů. Vera se však chtěla vyhnout nejvíce kontroverzním tématům a proto přešli na výzkum rychlosti rotace galaxií.

Jak se však brzy ukázalo, ani tato oblast nebyla zcela bez kontroverzí. Podařilo se jí totiž zjistit, že rotační křivky galaxií nevykazují očekávané chování. Mysleli jsme si, že rychlost rotace galaxie od středu nejprve poměrně rychle roste, ale nad určitou hranicí začíná klesat. Ukázalo se však, že rychlost roste neustále, až k nejvzdálenějším objektům. Navíc nalezla i rozpor mezi úhlovým momentem předpovězeným z viditelné hmoty a skutečností.

Šlo o jasné náznaky, že se nám v galaxiích skrývá i jiná, než jen běžně viditelná hmota. Pro tento fenomén se vžil název temná hmota. Vera vypočítala, že jí je v galaxiích pět až desetkrát více, než hmoty běžné. Kromě toho i zjistila, že se některé objekty v galaxiích pohybují opačným směrem oproti celému zbytku galaxie, což zase jasně naznačilo existenci srážek a slučování galaxií.

Vera Rubin zůstávala až do odchodu do penze věrná Carnegieho institutu. A až do smrti pokračovala v práci. Zemřela o Vánocích 2016 na komplikace spojené s demencí. Vždy zůstávala skromná, tvrdila například, že pro ni není problém pochopit zákony vesmíru, ale jako matka čtyř dětí nikdy nedokáže porozumět záhadám, které se týkají vzniku života. Jak ovšem víme, právě fyzika ji proslavila nejvíce. Nikdy nezískala Nobelovu cenu, což mnozí astronomové nesou dosti nelibě, zato teprve jako druhá žena (168 (!) let po první Caroline Herschel) obdržela Zlatou medaili Královské astronomické společnosti.

Výzkum temné hmoty dnes hýbe celou astronomickou a fyzikální komunitou. Tento fenomén bude zkoumat nedávno vypuštěný teleskop Euclid a nepřímo se mu věnují i další observatoře, jako Webbův dalekohled. Nic z toho by nešlo bez Very Rubin. Jmenuje se po ní také jedna ze série argentinských družic ÑuSat, jež bývají pojmenovávány po významných vědkyních, v tomto případě jde o ÑuSat 18 vypuštěný v listopadu 2020.

2) Henrietta Swan Leavitt

Známý americký astronom Edward C. Pickering byl údajně tak nespokojen s prací svých mužských zaměstnanců, až měl zvolat větu, že i jeho pokojská by to zvládla lépe. A na radu své manželky tuto pokojskou, Williaminu Fleming, skutečně najal pro výpočty a katalogizační práci na hvězdárně. A protože se mu tento tah osvědčil, brzy začal najímat i další pracovnice. Tak vznikl tým známý jako Harvardské počítačky nebo též, poněkud hanlivěji, Pickeringův harém. Do této skupiny patřila také Henrietta Swan Leavitt, kterou minula Nobelova cena za fyziku jen poměrně těsně.

Narodila se v roce 1868 (na Den nezávislosti – 4. července) v Lancasteru ve státě Massachusetts. Jejími rodiči byli manželé Henrietta Swan Kendrick a George Roswell Leavitt, potomek duchovního Johna Leavitta, jenž přišel na území dnešních USA v 17. století a založil zde nejstarší dodnes fungující kostel. George Leavitt byl také duchovním, což jeho dceru pochopitelně ovlivnilo, takže sama byla nejen věřící, ale též příslušnicí jedné z protestantských církví.

Henrietta studovala na Oberlin College a Radcliffe College, kde měla poměrně široce zaměřený program od latiny a řečtiny, přes výtvarné umění až po geometrii. Ironií osudu je, že první kurz z oboru, který následně tak moc ovlivnila, astronomie, absolvovala až ve čtvrtém roce studia a ze zkoušky ani neodešla s nejvyšší známkou. To jí však nezabránilo v tom, aby nastoupila do Pickeringova týmu počítaček. Zpočátku zde působila čistě jako dobrovolnice bez nároku na honorář.

V roce 1893 obdržela za svou práci na Harvard College Observatory kredity potřebné k jejímu doktorskému studiu. To ale nakonec nikdy nedokončila. Astronomické práci se však věnovala dál. Byť s malými přestávkami, neboť na nějakou dobu observatoř opustila, aby absolvovala dvě cesty do Evropy, a také stáž jakožto umělecká asistentka na Beloit College ve Wisconsinu. Ve stejné době bohužel taktéž poměrně závažně onemocněla, což vedlo nakonec až k úplné ztrátě sluchu.

V roce 1903 se vrátila na Harvard, opět jako členka skupiny počítaček. Vzhledem k tomu, že byla finančně velmi dobře zajištěna, pracovala zpočátku opět jako dobrovolnice, následně ji ovšem začal Pickering platit. Velmi dobře si zde rozuměla s Annie Jump Cannon, jež byla také neslyšící. Pickering zadal Henriettě úkol prozkoumat proměnné hvězdy. Šlo o dosti náročnou práci, jelikož vyžadovala porovnání celé řady fotografických desek, na nichž si musela všimnout nejjemnějších změn jasnosti.

Úsilí se ale nakonec vyplatilo. Henrietta si všimla něčeho zvláštního. Jeden typ proměnných hvězd, známý jako cefeidy, vykazoval zajímavé chování. Cefeidy s delší periodou změn jasu byly jasnější, než hvězdy s kratší periodou změn. Henrietta objevila nesmírně důležitý vztah mezi periodou a jasností proměnných hvězd cefeid. Čím má cefeida delší periodu změn jasnosti, tím je také zářivější. Proč je tento vztah důležitý? Astronomům poskytuje nezávislý prostředek k měření vzdáleností ve vesmíru a to i na poměrně dlouhé vzdálenosti.

První publikace v žurnálu Harvard College Observatory vyšla v roce 1908, důležitější veřejná pak o čtyři roky později. Článek byl sice do časopisu doručen Pickeringovým jménem, a také jako autor je podepsán Pickering, současně však musíme poznamenat, že hned v první větě textu Pickering píše, že práci „připravila slečna Leavitt“. Ani Pickering, ani sama autorka si však zpočátku vůbec neuvědomili převratnost nového objevu.

V roce 1913 využil islandský astronom Ejnar Hertzsprung vztah periody a svítivosti k určení pozice několika cefeid v Mléčné dráze. Zásadní průlom nicméně přišel až o několik let později, kdy cefeidy použil americký astronom Harlow Shapley. Původně se domníval, že Slunce leží blízko středu Galaxie, na základě pozorování proměnných hvězd však své přesvědčení změnil. Tím odsunul Sluneční soustavu ze středu zájmu do galaktické periferie.

Ale především, Edwin Hubble a Milton Humason identifikovali cefeidy v blízkých galaxiích jako je M31, čímž potvrdili, že tzv. spirální mlhoviny jsou skutečně nezávislé vzdálené galaxie. A co více, jen o něco později Hubble s Humasonem dokonce prokázali, že se vesmír rozpíná. Tento objev by bez vztahu mezi periodou a svítivostí cefeid nebylo možné učinit. Hubble proto často tvrdil, že by si Henrietta Swan Leavitt zasloužila Nobelovu cenu.

Stejného názoru byl švédský matematik Gustaf Mittag-Leffler, který se ji pokusil nominovat na Nobelovu cenu v roce 1925. Bohužel netušil, že nebohá Henrietta je již téměř čtyři roky po smrti. Zprávy se holt v té době šířily mnohem pomaleji než dnes. Opět se tedy ukazuje, že jeden z hlavních předpokladů pro zisk Nobelovy ceny je se jejího udělení dožít, neboť ji nelze udělit posmrtně. V tomto případě tak špičková americká astronomka nemohla být oceněna ani za výzkum proměnných hvězd, ani za přínos hvězdné klasifikaci, nebo za jakýkoliv další důležitý objev.

Henrietta Swan Leavitt bohužel ke konci života často trpěla nemocemi a nakonec ji ve věku pouhých 53 let zabila rakovina žaludku. Zemřela 12. prosince 1921. To už byl Pickering, s nímž měla poměrně komplikovaný vztah (na jednu stranu si cenil její dovednosti a platil ji lépe, než ostatní, na druhou stranu omezoval její práci) již po smrti. Ředitelem observatoře byl místo něj jmenován Harlow Shapley, Henrietta tak jako svého šéfa krátce zažila někoho, kdo přímo využil její objevy. Hlavních aplikací v práci Hubblea a Humasona se už nicméně nedožila.

Práce Henrietty Swan Leavitt má ale uplatnění dodnes. Díky jejímu objevu vztahu periody a svítivosti u cefeid se touto metodou dnes dají měřit vzdálenosti až zhruba do 60 milionů světelných let. Vždy, když nějaká observatoř měří vzdálenosti blízkých galaxií, staví na práci této ženy. Není tedy divu, že se po ní jmenuje kráter na Měsíci nebo jeden z dalekohledů na McDonald Observatory v Texasu. V češtině o ní dokonce vyšla popularizační kniha George Johnsona pojmenovaná Až na konec vesmíru.

1) Lise Meitner

Jen málokterá Nobelova cena budí tak velké kontroverze jako ta za chemii udělená v roce 1944 Otto Hahnovi. Získal ji za objev jaderného štěpení. Ve skutečnosti ovšem měli na celém objevu a jeho vysvětlení podíl také tři další význační vědci – Fritz Straßmann, Otto Frisch a Lise Meitner. A je to právě posledně jmenovaná, která se v této souvislosti nejčastěji zmiňuje jako neprávem opomenutá.

Lise Meitner se narodila v listopadu 1878 ve Vídni jako Elise Meitner, proto se má správně označovat jako Lise, nikoliv jako Lisa. Její rodiče Philipp a Hedwig Meitnerovi měli kromě ní ještě dalších sedm dětí. Panují jisté pochyby o jejím datu narození. Matrika vídeňské židovské obce (její rodina byla židovského původu) uvádí datum 17. listopadu, ostatní dokumenty označují 7. listopadu, což používala i sama Lise, jež slavila narozeniny v tento den.

Její otec byl významný právník, šachový mistr a volnomyšlenkář, Lise tedy měla v rodině velmi dobré podmínky ke vzdělávání. Už v osmi letech ji zaujala matematika a přírodní vědy. V roce 1892 dokončila poslední ročník základní školy, pak ovšem nastal problém. V té době nesměly ženy ve Vídni studovat na vysokých školách. Lise přemýšlela, co má dělat dál a nakonec si zvolila učitelství francouzštiny. Po změně podmínek v roce 1897 si začala soukromě doplňovat chybějící středoškolské znalosti a v roce 1901 složila maturitní zkoušku (společně s ní úspěšně absolvovala i dcera Ludwiga Boltzmanna).

V témže roce konečně nastoupila na Vídeňskou univerzitu, kde studovala právě u Boltzmanna nebo Franze Exnera, jenž vedl její doktorskou práci. Tu úspěšně obhájila v roce 1905 a stala se tak teprve druhou ženou, která vystudovala fyziku na univerzitě ve Vídni. V té době na žádost Paula Ehrenfesta prozkoumala článek Lorda Rayleigha týkající se optiky, kde byla schopna vysvětlit některé nejasnosti a navíc též předpovědět nové jevy a experimentálně je ověřit. O jejích schopnostech už nemohlo být pochyb. V průběhu tohoto výzkumu jí ale Stefan Mayer představil radioaktivitu.

Toto nadějné téma výzkumu ji okamžitě velmi zaujalo. Pustila se proto do studia alfa částic. Posílala je na kovové fólie a objevila, že se rozptyl částic zvyšuje s atomovou hmotností atomů kovu ve fólii. Toto měření výrazně ovlivnilo Ernesta Rutherforda a jeho úvahy o struktuře atomů. Povzbuzena prvními úspěchy a finanční podporou svého otce se Lise rozhodla odejít na univerzitu do Berlína. Zde ji přijal ke studiu Max Planck, jenž byl sice obecně proti přijímání žen na univerzity, občas však učinil výjimku.

Lise chodila na Planckovy přednášky, ale měla dost času, proto požádala Heinricha Rubense, vedoucího institutu experimentální fyziky, aby jí dal možnost podílet se na nějakém výzkumu. Rubens věděl, že Otto Hahn z chemického ústavu zrovna shání do svého týmu fyzika, proto oba vědce seznámil. Lise i Otto si okamžitě padli do noty, byli v podobném věku, Lise se též zamlouvalo Hahnovo přístupné a neformální chování a také to, že zkoumal radioaktivitu. Hahn navíc neměl žádný problém se ženami ve vědě, takže se velmi rychle domluvili na spolupráci.

Zpočátku to Lise neměla lehké, pruské univerzity nepřijímaly ženy, takže musela pracovat v dřevařské dílně a na toaletu chodit do blízké restaurace. Za rok vláda omezení naštěstí zrušila a Lise se mohla výzkumu radioaktivity věnovat naplno. S Hahnem objevili dva nové izotopy, také se zabývala studiem beta záření. V roce 1912 pak Meitner i Hahn přijali nabídku přejít do nového institutu císaře Viléma pro chemii. Planck navíc Lise jmenoval svou asistentkou v institutu pro teoretickou fyziku.

V témže roce získala Lise stejný post jako Otto a z jejich laboratoře se tak stala laboratoř Hahna a Meitnerové. Přesto pobírala stále nižší plat, než její kolega a měla také nižší licenční poplatky z radia vyráběného pro užití v medicíně. Pro nás je zajímavé, že v roce 1914 obdržela Lise velmi zajímavou nabídku na akademickou pozici v Praze. Planck si ovšem její odchod nepřál a zařídil jí dvojnásobné zvýšení platu. Lise a Otto se rovněž mohli přestěhovat do nových prostor, kde měli lepší ochranu před radioaktivitou, která narušovala citlivá měření (o zdraví tehdy vůbec nešlo).

Brzy ale vypukla válka a oba vědci museli nastoupit k armádě. Zatímco Lise sloužila v nemocnici, Otto musel přímo na frontu, takže se z války vrátil mnohem později. Lise mezitím musela většinu práce vykonávat sama, neboť byla povolána i značná část asistentů. V té době zkoumali další nové izotopy a prvky, zejména neznámý prvek s protonovým číslem 91. První izotop našli roku 1913 Fajans a Göhring, avšak za objevitele jsou obvykle považováni Meitner a Hahn, jelikož v roce 1917 právě Lise detekovala izotop s mnohem delším poločasem přeměny a byla schopná i určit jeho chemické vlastnosti. Otto se na této práci přímo nepodílel, ale když přijel z fronty, vždy vše důležité s Lise konzultovali.

V roce 1921 se Lise vydala za Manne Siegbahnem do Švédska, kde se seznámila se spektroskopií. Díky tomu objevila jev, kdy dojde k přechodu elektronu v atomovém obalu z vyššího stavu do nižšího. Tím vzniká energie, jež je buď vyzářena ve formě fotonu a nebo předána jednomu z elektronů vnější slupky, který je pak z atomu vyražen. To se nazývá Augerův jev po Pierru Augerovi, jenž učinil nezávislý objev o několik měsíců později. Tím se objasnila záhada některých spekter beta záření.

Roku 1922 se Lise podařilo získat titul soukromé docentky, habilitovala se teprve jako druhá žena v oblasti fyziky v Německu v historii. O rok později začala vyučoval na univerzitě a v roce 1926 se jako vůbec první žena stala mimořádnou profesorkou. Za několik měsíců pak opakovala a potvrdila výsledky svých kolegů Ellise a Woostera, z nichž vyplývalo, že beta přeměna porušuje zákon zachování energie. Lise byla velmi nespokojena, ale celou situaci nakonec vyřešil Pauli, když předpověděl, že se v této přeměně vyskytuje ještě jedna částice, nazvaná neutrino. To se nakonec ukázalo jako pravda.

V roce 1933 se moci chopili nacisté a pro Lise, ženu židovského původu, začaly velké problémy. V té době přibyl k Lise a Ottovi třetí klíčový spolupracovník Fritz Straßmann, jenž odmítl skvělou nabídku, kde by se však musel stát členem strany. Místo toho šel raději do výzkumu. Trojice společně opakovala experimenty Fermiho skupiny, které naznačovaly možný vznik prvních prvků těžších než uran. Po mnoha měsících bádání ale nedospěli k žádnému jasnému závěru, vše se zdálo velmi nejasné.

Jelikož se po anšlusu Rakouska politická situace stále zhoršovala, rozhodla se Lise s pomocí Hahna a dalších kolegů uprchnout z Německa. To se jí navzdory poměrně dramatickým okolnostem podařilo a přes Dánsko se dostala do Švédska, kde se usadila. Hahn a Straßmann tak pracovali dál sami a narazili na něco zvláštního. Při bombardování atomů uranu vznikaly jako produkty jádra barya. To nedokázali za žádnou cenu vysvětlit. Obrátili se proto na Lise, aby jim jakožto fyzička pomohla.

Lise si přizvala ke spolupráci i svého synovce Otto Frische, také skvělého fyzika. Jedním si byla jistá, nešlo o chybu měření, na to byl Otto Hahn příliš dobrý chemik. Při procházce zimním Švédskem diskutovali o Berlínských výsledcích. Po rychlém zavržení některých nereálných možností si uvědomili, že i jediný neutron může vyvolat rozštěpení jádra uranu na dva zhruba stejně těžké produkty, přičemž se ještě uvolní energie asi 200 MeV. Frisch ještě provedl pokus, aby toto tvrzení ověřil a skutečně získal pozitivní výsledek. Od Frische pochází i termín jaderné štěpení.

Lise se později odmítla připojit k projektu Manhattan s tím, že s bombou nebude mít nic společného a po zničení Hirošimy a Nagasaki vyjádřila lítost nad tím, že bomba musela být vynalezena. Litovala také svého setrvání v Německu 30. let, což označila za velké morální selhání. Roku 1945 Nobelovská komise rozhodla, že cenu za chemii pro rok 1944 získal Otto Hahn. Nikdo z jeho kolegů oceněn nebyl.

Lise to komentovala slovy, že si Otto Hahn jednoznačně Nobelovu cenu zaslouží, současně ovšem tvrdila, že ona a Otto Frisch také významně přispěli něčím, co bylo Hahnovi velmi vzdálené. Neudělení bylo částečně dílem toho, že Nobelovská komise za chemii plně nepochopila a nedocenila její fyzikální příspěvek, částečně toho, že v komisi zasedal Manne Siegbahn, s nímž neměla Lise dobré vztahy.

I přes možné rozpory zůstali Lise a Otto Hahn až do konce života velmi dobrými přáteli. Rodina Lise raději ani neinformovala o úmrtí Hahna v červenci 1968, ona sama byla totiž už také velmi nemocná a zemřela jen krátce poté v říjnu téhož roku. Lise se posmrtně dočkalo mnoha poct, ta asi nejvyšší je fakt, že se po ní jmenuje chemický prvek (jediná další taková žena je Marie Curie). Až se někdy bude v souvislosti s kosmonautikou hovořit o jaderných motorech typu NERVA, nebo termoelektrických generátorech sond, vzpomeňte si na Lise Meitner. Nic z toho by bez ní nebylo možné.

Závěr

Tímto mým pátým příspěvkem se s vámi pro letošní ročník našeho seriálu TOP5 loučím. Zbytek prázdninových pátků obstarají se svými články kolegové. Ale nebojte se. Již brzy se dočkáte mých dalších článků, ať už ze seriálu S Webbem za hlubokým nebem, nebo jiných textů o souvislostech fyziky a kosmonautiky. A pochopitelně i příští rok v létě se dočkáte několika mých příspěvků v seriálu TOP5.

Úpravy a doplnění

• 5. srpna 2023 16:15 – přidána jedna fotografie k Jocelyn Bell Burnell a jedna vyměněna za jinou.

Použité a doporučené zdroje

• Hyde Park Civilizace (moderuje Daniel Stach) na ČT24 s Jocelyn Bell Burnell: https://www.ceskatelevize.cz/porady/10441294653-hyde-park-civilizace/219411058090420/
• Vera Rubin Observatory: https://www.vro.org/
• Andrea Ghez (UCLA): https://www.astro.ucla.edu/~ghez/

Použitá a doporučená literatura

• George Johnson – „Miss Leavitts Star’s: The Untold Story of the Woman Who Discovered How to Measure the Universe“ – česky jako „Až na konec vesmíru“ (Argo a Dokořán, 2007)
• Jodie Parachini – „Listening to the Stars: Jocelyn Bell Burnell Discovers Pulsars“ – (do češtiny bohužel zatím nepřeloženo)
• Jacqueline Mitton, Simon Mitton – „Vera Rubin: A Life“ – (do češtiny bohužel zatím nepřeloženo)
• Andrew Norman – „The Amazing Story of Lise Meitner: Escaping the Nazis and Becoming the World’s Greatest Physicist“ – (do češtiny bohužel zatím nepřeloženo)
• Marissa Moss – „The Woman Who Split the Atom: The Life of Lise Meitner“ – (do češtiny bohužel zatím nepřeloženo)

Zdroje obrázků

• https://1.bp.blogspot.com/-SiwpZymQqIw/X64xSK1055I/AAAAAAAANF8/J0g3GMzvOf0_xH11CHr6XVR52-mkffx4QCNcBGAsYHQ/s16000/lise%2Bmeitner%2Bamazing%2Bfacts.jpg
• https://hips.hearstapps.com/hmg-prod/images/gettyimages-583671638.jpg
• https://media.nature.com/lw767/magazine-assets/d41586-021-02617-0/d41586-021-02617-0_19678262.jpg
• https://asset-cache.spyscape.com/5c0e9889898796ef30e9d756/62e4e4fae2fa180ed0904c1f_Chart_Showing_Radio_Signal_of_First_Identified_Pulsar.jpg
• https://www.iac.es/sites/default/files/styles/color/public/images/news/4acre.jpg?itok=i2R-S7Cg
• https://rinconeducativo.org/wp-content/uploads/2022/09/Jocelyn-Bell-Burnell.jpg
• https://scontent-prg1-1.xx.fbcdn.net/v/t1.6435-9/53188077_993714850752655_62769602706276352_n.jpg?_nc_cat=106&ccb=1-7&_nc_sid=730e14&_nc_ohc=mhgzPJ5q4oQAX9ch8D1&_nc_ht=scontent-prg1-1.xx&oh=00_AfCRJBOoQHmI3CaGyblvgnLOQMr_0u0AFbziL0ECLbN-NQ&oe=64F32B8D
• https://www.widsconference.org/uploads/5/5/8/3/55834673/andreag-new_orig.jpg
• https://pbs.twimg.com/media/EoAO1BiXcAMsOaV.jpg
• https://www.thoughtco.com/thmb/ztPFVlkis7H4MWX9SH_LV6LOPOE=/1500×0/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/keckobservatory-5c23f77fc9e77c0001b4c10f.jpg
• https://astronomy.com/-/media/Images/Magazine%20Articles/2019/November/atthemilkywayscenter.jpg?mw=600
• https://canlidershane.s3.eu-central-1.amazonaws.com/uploads/files/462505475___so___01.10-vera-rubin-1538336136.jpg
• https://live-production.wcms.abc-cdn.net.au/d51a801f877d063bead5fa387365f572?impolicy=wcms_crop_resize&cropH=781&cropW=1388&xPos=0&yPos=0&width=862&height=485
• https://whyy.org/wp-content/uploads/2017/07/verabest-768×432.jpg
• https://cdn.jwa.org/sites/default/files/mediaobjects/Rubin-Vera.jpg
• https://sites.astro.caltech.edu/palomar/about/images/ObservatoryAerialCover.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/cd/Rotation_curve_of_spiral_galaxy_Messier_33_%28Triangulum%29.png
• https://universemagazine.com/wp-content/uploads/2022/07/iotw2229a1.jpg
• https://noirlab.edu/public/media/archives/images/screen/rubin-TMAwideview.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3b/Leavitt_aavso.jpg
• https://malevus.com/wp-content/uploads/2022/12/Williamina-Fleming-2.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/Astronomer_Edward_Charles_Pickering%27s_Harvard_computers.jpg
• https://ychef.files.bbci.co.uk/720×900/p0997v8n.jpg
• https://www.astro.sunysb.edu/fwalter/PHY515/ceph_pl.gif
• https://www.nasa.gov/images/content/551318main_hs-2011-15-a.jpg
• https://womeninscienceweadmire.icfo.eu/wp-content/uploads/2023/03/LISE-MEITNER.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/76/Lise_Meitner12.jpg/800px-Lise_Meitner12.jpg
• https://images.theconversation.com/files/257317/original/file-20190205-86205-ff9763.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2d/Otto_Hahn_und_Lise_Meitner.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Protactinium-233.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/62/Berliner_Physiker_u_Chemiker_1920.jpg/1280px-Berliner_Physiker_u_Chemiker_1920.jpg
• https://www.leifiphysik.de/sites/default/files/medien/alle3_2_1_kernspaltufusion_ges.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e0/Lise_Meitner.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/68/Chemist_Lise_Meitner_with_students.jpg/1024px-Chemist_Lise_Meitner_with_students.jpg
• https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/12/Meitner_Bust_in_Vienna.jpg