Jadrová energia – Čien-Šiung Wu - Čínsko-Americká „Madame Curie“.

Autor: Marian Nanias | 8.5.2021 o 9:45 | (upravené 8.5.2021 o 10:48) Karma článku: 7,10 | Prečítané:  2343x

Existuje mýtus, že Marie Skłodowska Curie a Lise Meitner boli jediné ženy, ktoré na začiatku tohto storočia pracovali v oblasti jadrovej vedy. V skutočnosti publikovalo práce v tejto oblasti najmenej ďalších 14.

Jadrová energia – Čien-Šiung Wu - Čínsko-Americká „Madame Curie“.

Jadrová energia je prevažne doména mužov. Je to nielen pri jadrových zbraniach, jadrovej energetike, ale aj v jadrovom výskume. Žien je tam málo. Sú skôr výnimkami. Ale tie výnimky existujú, a keď sa objavia, tak ich nositeľky sú zvyčajne aj nositeľkami skutočnej výnimočnosti – nadania, talentu, pracovitosti. Tak to bolo aj s hrdinkou dnešného nášho článku. 

A keď sa už v oblasti jadrovej fyziky, či jadrovej chémie ženy spomínajú, najčastejšie sú to historické postavy priekopníčok v jadrovej oblasti – menovite Marie Skłodowska Curie  a Lise Meitner.

Dokonca sa zdá akoby bol všeobecne uznávaný aj  (falošný) mýtus, že to boli jediné ženy, ktoré na začiatku tohto storočia pracovali v oblasti jadrovej vedy.

V skutočnosti bolo najmenej 14 ďalších, ktoré publikovali práce v tejto oblasti medzi rokmi 1900 a 1915.

Áno, je pravda, že vtedajšia doba ženám vo významnejších spoločenských pozíciách moc nepriala. Čitatelia asi ani netušia, že práve jedným z dôvodov vyznamenanejšieho počtu výskumok mohlo byť podporné správanie Ernesta Rutherforda k ženám - absolventkám jadrovej fyziky, či jadrovej chémie. Faktom však je (čo je v bežnej spoločnosti však skoro úplne neznáme), že niekoľko z týchto žien môže byť pre potenciálne jadrové fyzičky, či jadrové chemičky vačším a lepším vzorom ako bola dnes už mýtická Marie Curie. 

Medzi tými 14-timi je päť mimoriadne výrazných:

Boli to Čien-Šiung (Chien-Shiung) WU, Rosalyn YALOW, Maria Goeppert MAYER, Harriet BROOKS a dcéra Marie CURIE, Irène JOLIOT-CURIE.

 

Všetky zasvätili svoj život štúdiu fyziky, a to napriek tomu, že žili v takých časoch, keď vo vysokoškolských inštitúciách bola úloha žien zriedka uznávaná a všade vládla chudoba a konflikty.

Mnohým generáciám vedcov zanechali obrovské dedičstvo poznania.

Objavy Wu napríklad vydláždili cestu ďalším výskumníkom k získaniu Nobelovej ceny.

Wu bola známa pre svoj výskum beta rozpadu a prostredníctvom experimentu pomenovanému po nej - „Wu experimentu“ v roku 1956 zistila rozpor v zákone o ochrane parity.

Yalow získala v roku 1977 Nobelovu cenu za fyziológiu a medicínu za vývoj techniky rádio-imuno-testu.

Mayer získala Cenu za fyziku (1963) za objavenie štruktúry jadrovej škrupiny.

Brooks, ktorá študovala u Ernesta Rutherforda (otca jadrovej fyziky), sa zaslúžila o objavenie koncepcie atómového spätného rázu.

A Joliot-Curie získala spolu s manželom Nobelovu cenu za chémiu (1935) za objav umelej rádioaktivity.

Odvážna hrdinka.

Čien-Šiung Wu, ktorej meno v preklade doslova znamená „odvážny hrdina“, sa narodila v Liuhe, malom mestečku neďaleko čínskeho Šanghaja, 31. mája 1912.

Ako mladé dievča mala vtedy tak ako jej rovesníčky veľmi malú príležitosť získať formálne vzdelanie. Našťastie bol jej otec, Zong-Yi, zodpovedný za otvorenie jednej z prvých škôl pre dievčatá v Číne. Aby boli úspešní, Zong-Yi spolu s dcérou chodili z domu do domu a snažili sa nájsť študentky z bohatých ale aj chudobných rodín, pretože za školné sa neplatili žiadne poplatky. Jej otec mal sen a cieľ odstrániť negramotnosť a predsudky voči ženám v čínskej spoločnosti tým, že im bude poskytne dobré vzdelanie. Čien-Šiung mohla vidieť odvahu a hrdinné konanie svojho otca aj v živote. Pre jeho moderné ideály, keď hľadali dievčatá z bohatých a chudobných rodín, aby sa pripojili k jeho novej škole, dokonca osobne viedol dokonca miestnu milíciu, ktorá vyhladila miestnych banditov, a úplne zmodernizovala ich mestečko Liuhe. 

Otec Čien-Šiung ju inšpiroval k úspechom, a povzbudzoval, aby pokračovala vo vzdelávaní aj mimo svojho rodného mesta. V roku 1923, vo veku 11 rokov, sa Čien-Šiung prihlásila do učiteľského programu na dievčenskej strednej škole v Soošow, ktorá po ukončení štúdia poskytovala absolventkám stabilné učiteľské miesto. Bol to prestížny a vysoko konkurenčný program, ale Chien-Shiung preukázala svoj potenciál tým, že sa na maturitnej skúške školy umiestnila z 10 000 uchádzačov na 9. mieste. Strednú školu v roku 1929 absolvovala s najvyššími známkami vo svojej triede. V rokoch 1930 - 1934 študovala fyziku na Národnej centrálnej univerzite v Nankingu a potom v roku 1936 odišla do USA.

S finančnou pomocou od svojho strýka sa prihlásila sa na doktorandské štúdium na Univerzite v Michigane, ale potom si to rozmyslela, pretože o týždeň na to navštívila Kalifornskú univerzitu v Berkeley (UC Berkeley), kde zistila, že Kalifornský štát je liberálnejší, takže zostala v Berkeley.

Tam sa stretla s fyzikom Lukom Čia-Liu Yuanom, ktorý ju uviedol na akademickej pôde a predstavil ju R. Birgeovi, vedúcemu katedry fyziky na UC Berkeley. 

Raymond Thayer Birge pochádzal z americkej akademickej vedeckej rodiny. Doktorát získal na Wisconsinskej univerzite (1913), bol profesor na Syrakúzskej univerzite, a sa stal vedúcim katedry fyziky na Kalifornskej univerzite v Berkeley. Birge bol aktívnym správcom a doslova architektom prestíže katedry. Snažil sa vyhľadávať nadaných fyzikov ako Robert Oppenheimer a Ernest Lawrence a viedol katedru počas „zlatých rokov“ v 30. rokoch minulého storočia a zmenami, ktoré priniesla druhá svetová vojna, tj. „Projekt Manhattan“, a zrod tzv. „Veľkej vedy“.

Birge okamžite spoznal jej potenciál a ponúkol jej miesto na získanie titulu PhD. Po roku požiadala o štipendium (ale bola tam diskriminácia pre ázijský pôvod) a Birge jej priznal (a aj Lukovi) iba menšie štipendiá, z čoho boli rozladení. Luke sa potom rozhodol ukončiť štúdium na Kalifornskom technologickom inštitúte (Caltech), ale Čien-Šiung napriek tomu zostala na UC Berkeley, až kým neukončila štúdiá (1940).

Wu robila vo vzdelávaní a výskume rýchly pokrok. Hoci oficiálne bol jej nadriadeným Lawrence, úzko spolupracovala aj so slávnym talianskym fyzikom Emiliom Segrèom. Rýchlo sa stala jeho obľúbenou študentkou a spolu uskutočnili dve štúdie o beta rozpade vrátane xenónu, ktoré neskôr priniesli dôležité výsledky pre použitie pri jadrových bombách.

Podľa Segrèa bola Wu veľmi populárnou študentkou, ktorej talentovanosť a atraktívnosť obdivovalo mnoho mužov.

Laureát Nobelovej ceny Luis Alvarez vo svojej autobiografii tiež spomína Čien-Šiung-Wu a píše: „S touto postgraduálnou študentkou som sa zoznámil cez prestávku.

Zhodou okolností bývala na susednej izbe a ostatní ju za chrbtom pre jej vysokú náročnosť a pedantnosť volali „Gee Gee - DžíDží“ teda v preklade z americkej angličtiny „Poďme poďme...“ (ako príkaz koňom, aby išli rýchlejšie). Wu bola tá najtalentovanejšia a najkrajšia experimentálna fyzička, akú som kedy stretol. “ Segrè tiež uznával brilantnosť Wu a porovnával ju s Marie Curie, ale vždy dodával, že Wu bola „spoločenskejšia, elegantnejšia a vtipnejšia“. 

A aj Lawrence opísal Wu ako „najtalentovanejšiu ženskú experimentálnu fyzičku, akú kedy poznal, a ktorá by zažiarila v akomkoľvek laboratóriu“. 

Keď nadišiel čas predstaviť svoju diplomovú prácu v roku 1940, mala Čien-Šiung-Wu dve samostatné časti veľmi úhľadne prezentované.

Prvá bola o „bremsstrahlung“, elektromagnetickom žiarení produkovanom spomalením nabitej častice, keď bola vychýlená ďalšou nabitou časticou, zvyčajne elektrónom, atómovým jadrom, pričom druhé bolo na rádioaktívnom Xenóne. Prvú štúdiu skúmala s použitím Fosforu-32 emitujúceho beta, rádioaktívneho izotopu ľahko produkovaného v cyklotróne, ktorý Lawrence a s bratom Johnom zvažovali na použitie pri liečbe rakoviny ako rádioaktívny indikátor. Takže prvá práca bola spojená s rozpadom beta, čo Wu navždy zapísalo ako vedeckú autoritu.

Druhá časť práce sa týkala výroby rádioaktívnych izotopov Xenónu produkovaných štiepením jadra uránu pomocou cyklotrónov v radiačnom laboratóriu. Táto jej druhá časť o Xenóne a štiepení jadra natoľko zapôsobila na jej výbor, v ktorom sedeli a obaja bratia Lawrenceovci a Oppenheimer, že Oppenheimer bol presvedčený, že (keďže asi Wu vie všetko o absorpčnom priereze neutrónov) ju nevyhnutne musí vtiahnuť do Projektu Manhattan. 

Po získaní doktorátu (v júni 1940) bola Wu zvolená do spoločnosti Phi Beta Kappa, americkej akademickej čestnej spoločnosti. Ale napriek odporúčaniam Lawrenca a Segrèa si aj tak nemohla zaistiť fakultné miesto na univerzite, a tak zostala v radiačnom laboratóriu ako post-doktorandka. Kvôli jej mimoriadnym úspechom vyšiel v novinách „Oakland Tribune“ pochvalný článok s trefným, vtipným názvom „Vynikajúci výskum drobnej čínskej dámy o jadrovom  bombardovaní“.

V druhej polovici toho roku sa Čien-Šiung rozhodla odísť z UC Berkeley, pretože ženám neponúkali učiteľské miesta. Tento diskriminačný postup bol vtedy normou, dokonca aj na 20 najlepších univerzitách v USA. 

II. Svetová vojna a Projekt Manhattan

Wu a Yuan sa zosobášili v dome Roberta Millikana, Yuanovho akademického vedúceho a prezidenta Caltechu, 30. mája 1942. Kvôli vypuknutiu vojnu v Tichomorí sa nikto z rodiny nevesty ani ženícha nemohli zúčastniť.

Wu a Yuan sa presťahovali na východné pobrežie Spojených štátov, kde sa Wu stala odborným asistentom na Smith College, súkromnej ženskej fakulte v Northamptone v štáte Massachusetts, zatiaľ čo Yuan pracoval pre radar pre RCA. V práca bola nešťastná, frustrovalo ju že musela iba vyučovať, a nemala žiadnu príležitosť na výskum.

Požiadala Lawrenca o pomoc, ktorý napísal odporúčacie listy na niekoľko univerzít. Na Smith College si ju chceli nechať, stala sa docentka a zvýšili jej plat. Ale spokojná nebola, a radšej prijala prácu na Princetonskej univerzite v New Jersey, kde potom ako prvá žena na fakulte v histórii katedry fyziky, učila dôstojníkov námorníctva.

Potom opäť pracovala ako výskumná asistentka a potom sa presunula na dôležité pozície na univerzitách v tzv. „Ivy League“, ako sú Princeton, Columbia, Harvard, Yale a Cornell, keď sa už úlohe žien začalo dostávať uznania.

Keď vypukla vojna medzi Čínou a Japonskom (1937), Čien-Šiung stratila akýkoľvek kontakt so svojou rodinou až do roku 1945, keď bolo Japonsko v druhej svetovej vojne porazené. Nepokoje však pokračovali v občianskej vojne medzi komunistami a Kuomintangom, čo jej zabránilo v návrate do rodnej krajiny za rodinou. Čien-Šiung a Luke si založili vlastnú rodinu a pre nich bolo bezpečnejšie zostať v USA. 

Praktické aplikácie vedeckých prác Čien-Šiung Wu

Čien-Šiung významne prispela k Projektu Manhattan, americkému vládnemu výskumu, ktorý viedol najmä k vytvoreniu atómovej bomby. Aj keď Čien-Šiung bola Ázijčanka, mala možnosť zohrať v takom dôležitom projekte zásadnú úlohu. Jej angažovanosť sa začala hneď po ukončení doktorandského štúdia na UC Berkeley. Hneď po získaní doktorátu mala možnosť nadviazať kontakt s Enricom Fermim, ktorý sa preslávil stavbou prvého amerického jadrového reaktora. Keď sa jej schopnosti stali známymi, teoretický fyzik Robert Oppenheimer, neskôr známy ako „otec atómovej bomby“, pozval Čien-Šiung, aby im predniesla o najnovšom vývoji svojej práce v oblasti jadrového štiepenia na UC Berkeley, kde bola vtedy známa ako „čínska Marie Curie“. Čien-Šiung bola (je) najmä známa pre svoje experimenty s ochranou parity pri beta rozpade beta. 

Wu kontaktoval inžinier plukovník Kenneth Nichols z Projektu Manhattan. Kedže Wu bola frustrovaná z nedostatku výskumu počas profesúry,  dobrovoľne pomohla v projekte. V marci 1944 sa Wu pripojila k laboratóriám Substitute Alloy Materials (SAM) Projektu Manhattan na Kolumbijskej univerzite. Bývala tam na internáte a cez víkendy sa vracala do Princetonu. Úlohou laboratórií SAM pod vedením Harolda Ureyho bola podpora programu plynnej difúzie (K-25) na obohacovanie uránu v rámci Projektu Manhattan. Pomáhala rozvíjať proces separácie uránu na izotopy uránu-235 a uránu-238 pomocou plynnej difúzie.

Wu pracovala po boku Jamesa Rainwatera v skupine vedenej Williamom W. Havensom ml., Ktorej úlohou bolo vyvinúť prístrojové vybavenie na detekciu žiarenia. Na začiatku bola Wu poverená kontrolovať radiačný efekt reaktora stavbou vlastných prístrojov; neskôr ju poverili omnoho dôležitejšou úlohou. 

Vtedy nedávno uvedený do prevádzky reaktor „B“, čo bol prvý „praktický“ jadrový reaktor, aký bol kedy postavený, a ktorý sa nachádzal v lokalite Hanford, narazil na neočakávaný problém, s ktorým si nevedeli dať rady.  John Archibald Wheeler a 

mali podozrenie, že vinníkom bol štiepny produkt Xe-135 s polčasom rozpadu 9,4 hodiny, pôsobiaci ako „neutrónový jed alebo absorbér“. 

A vtedy si Segrè spomenul na dizertačnú prácu z roku 1940, ktorú u neho Wu napísala v Berkeley o rádioaktívnych izotopoch Xenónu, a povedal Fermimu, aby „požiadal o radu pani Wu“. 

Jej písomná práca o tejto téme nebola stále zverejnená, ale potom, čo Fermi Wu kontaktoval, ju navšívili na internáte aj Segrè spolu s plukovníkom Nicholsom a požiadali ju o pomoc. Wu zhromaždila strojopisný návrh, ktorý bol ešte pripravený na opakované prekontrolovanie fyzičkou pred publikovaním. Podozrenia Fermiho a Wheelera sa naplnili, dizertačná práca Dr. Wu nevedomky potvrdila, že skutočne xenón Xe-135 bol skutočne vinníkom zahlušovania sa jadrového reaktora B; ukázalo sa, že má nečakane veľký prierez absorpcie neutrónov. Wu, ktorá si dávala pozor na svoju publikáciu, ktorá by mohla aj nechtiac informovať iné štáty o vojnách v zbrojení, čakala preto niekoľko mesiacov až kým spolu so Segrèom predložili kompletnú štúdiu o týchto výsledkoch, aby mohla byť zverejnená.  Wu tiež využila svoje zistenia pri separácii rádioaktívneho uránu na vytvorenie štandardného modelu výroby obohateného uránu na palivo pre atómové bomby v zariadení Oak Ridge v Tennessee a aj na výrobu inovatívnych Geigerových čítačov.

V neskorších rokoch, keď spoznali ničivý výsledok ich spolupráce v Projekte Manhattan sa Wu, rovnako ako väčšina fyzikov od projektu dištancovala a v roku 1962 napríklad odporučila taiwanskému prezidentovi Čankajšekovi, aby nikdy jadrové zbrane nekonštruoval. Potešilo ju však, že jej rodina bola v Číne v bezpečí. A ešte neskôr, svoj podiel, či spoluprácu a svoju účasť na vývoji a konštruovaní atómovej bomby Wu otvárala iba vo vzácnych prípadoch. 

V roku 1949, keď Kuomintang prehral vojnu, sa Čien-Šiung náhle vlastne ocitla úplne bez štátnej príslušnosti, keďže je čínsky pas stratil platnosť. Našťastie sa jej podarilo stať sa naturalizovanou občiankou USA (ale až v roku 1954). Keď sa potom neskôr po 37 rokoch odchodu z domova (1973), konečne vrátila do Číny, zistila, že jej rodičia a brat zomreli, a už ich nemala šancu vidieť.

V 50. rokoch sa stali populárnymi štúdie využívajúce urýchľovače častíc a vedci objavovali nové sub-atomárne častice. Jej kolegovia Tsung-dao Lee z Kolumbijskej univerzity a Čen-Ning Yang z Princetonskej univerzity navrhli, aby sa myšlienka zachovania parity aplikovaná na elektromagnetické a silné interakcie nevzťahovala na slabé interakcie. Toto bolo založené na objave častice K-mezónu. Ale k tomu potrebovali pomoc, aby svoju teóriu dokázali, a tento experiment uskutočnila práve Čien-Šiung.

Výsledky jej experimentu nakoniec ustanovili zachovanie parity ako základný fyzikálny zákon. Toto následne významne pomohlo Leeovi a Yangovi získať Nobelovu cenu za fyziku (za rok 1957).

Aj napriek tomu, že im Čien-Šiung význačne pomohla, ale vytúženú Nobelovu  cenu každého vedca nezískala, pokračovala vo výskume až do dôchodku v roku 1980. 

Jej úspechy boli ocenené prostredníctvom ďalších prestížnych ocenení a služieb na dôležitých pozíciách. Napríklad v roku 1974 ju priemyselný výskum vyhlásil za „vedkyňu roka“. V roku 1975 sa stala prvou prezidentkou Americkej spoločnosti pre fyziku a v roku 1978 bola prvou držiteľkou ceny Wolf Prize za fyziku.

Čien-Šiung Wu zomrela v New Yorku 16. februára 1997 vo veku 84 rokov . 

Jej úspechy sú pre tých, ktorí sa usilujú dosiahnuť vynikajúce výsledky vo výskume jadrovej fyziky trvalou inšpiráciou, najmä pre ázijské ženy.

Preklad jej mena „odvážny hrdina“ na ňu presne pasuje, skutočne popisuje niekoho s brilantnou mysľou, ktorý sa čestne a tvrdou prácou postavil ku všetkým výzvam, aby v živote uspel. 

Vlastne by sme to správne mali napísať v ženskom rode!

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

Aké vedľajšie účinky hrozia deťom po očkovaní? (otázky a odpovede)

Na očkovanie proti covidu-19 prihlásili zatiaľ 10-tisíc detí od 12 do 16 rokov.

AUTORSKÁ STRANA PETRA SCHUTZA

Milionárska daň, televízor pre Szabóa a blázniví zaľudia

Ani ruská vakcína nezvráti smutný pochod Slovenska k zatváraniu štátu v septembri.


Už ste čítali?