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리제 마이트너

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1. 개요

리제 마이트너는 오스트리아 출신의 유대계 여성 물리학자이다. 빈 대학교에서 물리학 박사 학위를 취득하고, 막스 플랑크의 조교로 일하며 오토 한과 함께 방사성 동위원소를 발견했다. 1926년 독일 최초의 여성 정교수가 되었으며, 1938년 오토 한, 프리츠 슈트라스만과 함께 핵분열 현상을 발견했으나, 나치의 박해를 피해 망명했다. 핵분열 연구에 대한 기여에도 불구하고 노벨상 수상에는 실패했지만, 1966년 엔리코 페르미 상을 수상하고, 1997년에는 109번 원소가 마이트네륨으로 명명되는 등 다양한 분야에서 업적을 인정받았다.

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리제 마이트너 - [인물]에 관한 문서
기본 정보
메이트너, 1960년경
본명엘리제 마이트너
출생일1878년 11월 7일
출생지오스트리아-헝가리
사망일1968년 10월 27일
사망지잉글랜드 케임브리지
안장지햄프셔 주 브램리, 세인트 제임스 교회
시민권오스트리아 (1938년까지)
무국적 (1938년–1949년)
스웨덴 (1949년–1968년)
국적오스트리아 (1949년 이전)
스웨덴 (1949년 이후)
민족유대인
거주지오스트리아
독일
스웨덴
영국
아버지필립 마이트너
친척오토 로베르트 프리슈 (조카)
서명
학력 및 경력
모교빈 대학교 (박사)
박사 학위 논문 제목시험 막스웰 공식 (Prüfung einer Formel Maxwells)
박사 학위 논문 년도1905년
박사 지도 교수한스 벤도르프
프란츠 S. 엑스너
학문 지도 교수루트비히 볼츠만
막스 플랑크
직장카이저 빌헬름 연구소
베를린 대학교
Manne Siegbahn Laboratory
스톡홀름 대학교
연구 분야 및 업적
분야핵물리학
주요 업적핵분열 발견
프로탁티늄 발견
오제-마이트너 효과
마이트너-후프펠트 효과
수상
수상리벤 상 (1925년)
막스 플랑크 메달 (1949년)
왕립 학회 외국인 회원 (1955년)
오토 한 상 (1955년)
빌헬름 엑스너 메달 (1960년)
엔리코 페르미 상 (1966년)
기타
영향오토 한
지도 학생
지도 학생Arnold Flammersfeld
Wang Ganchang
Nikolaus Riehl
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Hans Hellmann
카를 프리드리히 폰 바이츠제커
참고

2. 어린 시절

1906년의 마이트너


리제 마이트너는 1878년 11월 7일[60] 오스트리아 제국 제2구(레오폴트슈타트)의 유대계 중상류층 가정에서 태어났다. 아버지는 오스트리아 최초의 유대계 법조인 중 한 명이었던 필리프 마이트너였고,[171][1] 어머니는 헤드비히 마이트너였다. 리제는 여덟 자녀 중 셋째였으며, 원래 이름은 엘리제(Elise)였으나 나중에 리제(Lise)로 줄여 사용했다.[174][62][63] 빈 유대인 공동체의 출생 등록 기록에는 1878년 11월 17일생으로 기재되어 있지만, 다른 모든 공식 문서에는 11월 7일로 기록되어 있으며 그녀 자신도 11월 7일을 생일로 여겼다.[173]

리제의 아버지는 자유사상가였고,[1] 집안 형편은 넉넉하지는 않았지만[64] 음악과 지적인 토론이 오가는 환경이었다. 아버지는 정치에도 관심이 많아 집에는 종종 정치인이나 작가들이 모였다.[65] 이러한 환경 속에서 리제는 자연스럽게 과학에 흥미를 갖게 되었다. 성인이 된 후에는 유대교 신앙을 버리고 루터교로 개종하여 1908년에 세례를 받았다.[175][176][2][177]

당시 오스트리아 사회는 여성의 고등 교육 기회를 크게 제한하고 있었다. 리제는 초등학교 졸업 후 고등 초등학교에 진학하여[66] 1892년에 졸업했지만, 여성이었기 때문에 대학 진학 준비 과정인 김나지움에는 입학할 수 없었다. 고등 초등학교 졸업 후, 그녀는 대학 교육 없이도 가질 수 있는 전문직인 프랑스어 교사가 되기로 결심하고 시험에 합격했다.[67] 교사로 일하며 수입을 얻었지만 학문에 대한 열망은 여전히 강했다.

그러던 중 1897년, 오스트리아에서 여성의 대학 입학을 요구하는 목소리가 높아지면서 문학 및 과학 분야에 한해 대학 입학 자격 시험(마투라)에 합격하면 여성도 대학에 입학할 수 있도록 제도가 변경되었다. 리제의 부모는 딸이 학문을 계속하는 것을 지지해주었다.[68] 그녀는 만약을 대비하여 1899년까지 프랑스어 교사직을 유지하면서, 이후 2년 동안 김나지움 8년 과정을 집중적으로 독학하여 1901년 마투라에 최종 합격했다.[69]

3. 교육

8세 때부터 연구 활동을 시작하여 베개 밑에 연구 노트를 보관할 정도로 과학에 대한 관심이 깊었다. 특히 수학과학에 큰 흥미를 느꼈으며, 초기에는 기름막의 색깔이나 빛의 반사 현상 등을 탐구했다. 당시 에서는 여성이 공립 고등 교육 기관에 입학하는 것이 허용되지 않았고, 여성에게 허용된 직업은 주로 교육직뿐이었기 때문에, 마이트너는 여자 고등학교에 다니며 프랑스어 교사가 되기 위한 교육을 받았다.

고등 초등학교 졸업 후 프랑스어 교사 자격을 취득했지만, 학문에 대한 열망은 계속되었다. 1897년 오스트리아에서 여성의 대학 입학이 제한적으로 허용되자, 마이트너는 대학 진학을 결심했다. 부모의 지지 아래[68] 사교육을 통해 대학 입학 자격 시험(마투라)을 준비했다. 물리학은 아서 샤르바시에게 배웠다. 2년간 8년 치의 학습 과정을 마치고 1901년, 아카데미셰스 김나지움에서 치러진 마투라 시험에 합격했다.[69]

23세에 빈 대학교에 입학하여 처음에는 다양한 과목을 수강했으나 점차 물리학에 집중했다. 특히 저명한 물리학자 루트비히 볼츠만의 열정적인 강의에 깊은 감명을 받았으며, 이는 마이트너가 물리학에 더욱 매진하는 계기가 되었다.[71] 1906년, 마이트너는 "불균질체의 열전도"라는 논문으로 박사 학위를 취득하여, 빈 대학교에서 물리학 박사 학위를 받은 두 번째 여성이 되었다.[171][72]

박사 학위 취득 후 시준기와 금속박을 이용한 알파입자 산란 실험을 진행하여, 원자량이 큰 금속일수록 산란 정도가 커진다는 사실을 발견하고 1907년 피지칼리셰 차이트슈리프트에 발표했다.[179] 이후 가스등 공장의 취직 제안을 거절하고 연구자의 길을 모색했으나,[171] 당시 여성 연구자로서의 미래는 불투명했다. 존경하던 볼츠만은 1906년에 세상을 떠났고, 마리 퀴리에게 조수 자리를 문의했지만 거절당했다.[73] 결국 아버지의 경제적 지원을 받아[171] 당시 과학의 중심지였던 베를린으로 가기로 결심했다.[75] 베를린프리드리히-빌헬름 대학교(현 베를린 훔볼트 대학교)에서 막스 플랑크 교수는 이전까지 여성의 수강 신청을 거부했었지만, 이례적으로 마이트너의 강의 수강을 허락했다.[180][181]

4. 경력

막스 플랑크의 강의를 1년간 수강한 후 그의 조교가 되었다. 조교 생활 첫 해에 화학자 오토 한과 만나 공동 연구를 시작했으며, 함께 여러 새로운 동위원소를 발견했다. 1909년에는 베타복사에 관한 논문을 발표했고, 한과 함께 원자핵이 붕괴할 때 딸핵이 튕겨 나가는 현상인 "방사성 반조(radioactive recoil)" 기법을 발견하고 발전시켰다.[7][8] 당시 에밀 피셔와 같은 일부 학자들의 여성 연구자에 대한 편견으로 인해 초기에는 지하 목공 작업실에서 연구하는 등 어려움을 겪기도 했다.[82]

1912년, 마이트너와 한은 새로 설립된 카이저 빌헬름 학회(KWI) 화학 연구소로 옮겼다.[84] 마이트너는 처음에는 한의 방사화학 부서에서 무급 "객원" 신분으로 일했으나,[84][85] 1913년 프라하의 조교수직 제안을 거절하고 KWI의 정규 연구원으로 채용되었다.[86]

제1차 세계 대전 중에는 엑스선 장비를 다루는 간호원으로 오스트리아군에 복무했으나, 전쟁 경험으로 인한 내적 갈등을 겪고 1916년 베를린으로 돌아와 연구를 재개했다.[182][89] 1917년, 한과 함께 프로탁티늄의 가장 안정적인 동위원소를 발견하여 프로이센 과학 아카데미로부터 라이프니츠 메달을 공동 수상했다.[171][10] 같은 해 KWI에 자신의 물리학 연구 부서를 책임지게 되었다.[171][90]

1922년에는 원자 내부 전자의 에너지 전이 과정에서 다른 전자가 방출되는 현상을 설명했는데,[183] 이는 1년 뒤 프랑스 과학자 피에르 빅토르 오제가 독립적으로 발견하여 오제 효과로 명명되었다.[184][185][186] 1926년에는 베를린 대학교의 물리학 정교수로 임명되어 독일 최초의 여성 정교수가 되는 영예를 안았다.[91] 또한 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소제임스 채드윅과 교류하며 그의 중성자 발견 연구를 위해 폴로늄을 제공하는 등 국제적인 연구 협력에도 기여했다.[187]

1930년대 초 중성자가 발견되자, 마이트너는 다시 한과 협력하여 우라늄(원자번호 92)보다 무거운 원소를 인공적으로 만들려는 연구 경쟁에 뛰어들었다. 1935년부터 시작된 이 "우라늄 너머 연구"는 훗날 핵분열 발견으로 이어지는 중요한 과정이었다.[171][188][189] 당시 알베르트 아인슈타인은 마이트너를 "독일의 마리 퀴리"라고 높이 평가했다.[171]

그러나 1933년 아돌프 히틀러와 나치당이 집권하면서 유대계였던 마이트너의 입지는 점차 좁아졌다. 처음에는 오스트리아 국적 덕분에 직접적인 박해를 피할 수 있었으나, 1938년 독일의 오스트리아 병합(안슐루스)으로 독일인이 되면서 뉘른베르크법의 적용 대상이 되어 신변에 심각한 위협을 받게 되었다. 결국 오토 한, 네덜란드 물리학자 더크 코스터와 아드리안 포커, 닐스 보어 등 동료들의 도움으로 1938년 7월 극적으로 독일을 탈출하여 네덜란드로 망명했다.[190][101][103] 이 과정에서 마이트너는 독일에서의 모든 지위와 재산을 포기해야 했으며, 탈출 당시 수중에 10마르크밖에 없었다고 회고했다.[190]

네덜란드를 거쳐 스웨덴으로 간 마이트너는 스톡홀름만네 시그반 연구소에 자리를 잡았지만, 연구 환경과 재정적 지원이 열악하고 성차별적 분위기 속에서 어려움을 겪었다.[191][107] 그럼에도 불구하고 닐스 보어와 교류하고, 독일의 한과 서신을 통해 연구 협력을 지속했다.[191]

1938년 말, 한과 그의 조수 프리츠 슈트라스만은 베를린에서 우라늄 핵분열 실험 중 바륨을 발견하고 이 결과를 마이트너에게 알렸다.[193][19] 스웨덴에서 조카 오토 로버트 프리슈와 함께 이 소식을 접한 마이트너는 액체방울 모형과 질량-에너지 등가 원리(E = mc2)를 이용해 이 현상이 바로 핵분열임을 이론적으로 규명하고 설명했다.[192][138] 프리슈는 이 과정을 "분열(fission)"이라 명명했다. 마이트너와 프리슈의 이론적 해석은 한-슈트라스만의 실험 결과와 함께 《네이처》지에 발표되어[194] 핵물리학의 새로운 시대를 열었다.

핵분열의 발견은 핵무기 개발 가능성을 시사하며 전 세계 과학계와 정치계에 큰 파장을 일으켰다. 이어진 맨해튼 프로젝트에 참여해 달라는 미국의 제안을 마이트너는 “나는 폭탄 따위에 관해서 할 일이 없다!”며 단호히 거절했다.[196] 훗날 히로시마·나가사키 원자폭탄 투하 소식을 듣고는 핵무기 개발 자체에 깊은 유감을 표명했다.[197]

4. 1. 빈 대학교 시절



1901년 10월, 마이트너는 빈 대학교에 입학하여 물리학을 공부했다.[171] 당시 빈에서는 여성의 공립 고등 교육기관 입학이 허용되지 않았으나, 마이트너는 부모의 지지와 사교육을 통해 아카데미셰스 김나지움의 졸업시험을 통과하고 대학에 진학할 수 있었다.[178] 그녀는 특히 루트비히 볼츠만 교수의 강의에서 깊은 영감을 받았으며, 그의 열정적인 강의에 대해 자주 이야기하곤 했다.[71]

마이트너는 프란츠 엑스너와 그의 조교 한스 벤도르프의 지도를 받아 박사 논문을 준비했다. 그녀의 초기 연구 중 하나는 Prüfung einer Formel Maxwells|프뤼풍 아이너 포멜 막스웰스de("맥스웰 방정식 검토")였으며,[3] 최종 박사 학위 논문 주제는 "불균질체의 열전도"(Wärmeleitung in inhomogenen Körpern|베르메라이퉁 인 인호모게넨 쾨르페른de)였다.[171][3] 1906년 2월 1일, 마이트너는 박사 학위를 취득하여 올가 스타인들러에 이어 빈 대학교 역사상 두 번째 여성 물리학 박사가 되었다.[72][3]

박사 학위 취득 후, 파울 에렌페스트의 요청으로 레이리 경의 광학 논문 중 설명되지 않은 실험 결과를 연구하여 설명을 제시하고 실험적으로 검증함으로써 독립적인 연구 능력을 보여주었다.[4] 또한 슈테판 마이어를 통해 당시 새로운 분야였던 방사능 연구를 접하게 되었다.[73] 그녀는 시준기와 금속박을 이용한 알파 입자 산란 실험을 통해, 금속 원자의 질량이 커질수록 산란 정도가 커진다는 사실을 발견했다. 이 연구 결과는 1907년 6월 29일 피지칼리셰 차이트슈리프트에 발표되었으며, 훗날 어니스트 러더퍼드원자핵 발견으로 이어지는 중요한 실험 중 하나가 되었다.[179][5]

박사 학위를 받았지만 여성 연구자로서의 미래는 불투명했다. 존경하던 볼츠만은 1906년 세상을 떠났고,[73] 마리 퀴리에게 조수 자리를 문의했지만 거절당했다.[73] 가스등 공장에서의 취직 제안도 있었지만 연구자의 길을 가기 위해 거부했다.[180] 결국 마이트너는 아버지의 경제적 지원을 받아 당시 유럽 과학의 중심지였던 베를린으로 가기로 결심했다.[75] 그녀는 막스 플랑크의 명성을 듣고 그의 강의를 듣기 위해 1907년 가을, 프리드리히-빌헬름 대학교로 향했다.[180][75] 플랑크는 이전까지 여성의 강의 수강 신청을 모두 거부했었지만, 마이트너의 재능을 알아보고 이례적으로 자신의 강의 수강을 허락했다.[180][181]

4. 2. 프리드리히 빌헬름 대학교 및 카이저 빌헬름 학회 시절



아버지의 재정적 지원을 받아, 마이트너는 저명한 물리학자 막스 플랑크가 강의하던 베를린의 프리드리히 빌헬름 대학교에 갔다. 플랑크는 이례적으로 마이트너를 자신의 집으로 초대하고 강의 참석을 허락했는데, 이는 평소 여성의 대학 교육에 회의적이었던 플랑크가 마이트너의 재능을 인정한 것으로 보인다.[6] 플랑크의 강의를 1년 수강한 뒤 마이트너는 플랑크의 조교가 되었다.

플랑크의 강의 외 시간을 활용하기 위해 마이트너는 실험 물리학 연구소장 하인리히 루벤스에게 연구 기회를 문의했다. 루벤스는 이를 허락하며 화학 연구소의 오토 한이 공동 연구할 물리학자를 찾고 있다고 알려주었다. 곧이어 소개받은 한은 윌리엄 램지어니스트 러더퍼드 밑에서 방사성 물질을 연구했으며, 이미 몇몇 새로운 방사성 원소(당시에는 동위원소 개념이 없었음)를 발견한 상태였다.[6] 한은 마이트너와 동갑이었고 격식 없는 태도를 가졌다. 당시 화학 연구소장 에밀 피셔는 지하실의 옛 목공 작업장을 한의 연구실로 내주었다. 한은 그곳에 알파, 베타, 감마선 측정 장비를 갖추었다.

1913년 연구실에서 마이트너와 한.


그러나 당시 프로이센에서는 여성이 대학에 입학할 수 없었기에 마이트너에게는 어려운 환경이었다. 그녀는 외부 출입구가 있는 목공 작업장에서만 일할 수 있었고, 위층의 한 연구실을 포함한 다른 공간에는 들어갈 수 없었다. 심지어 화장실을 이용하려면 길 건너 식당까지 가야 했다. 이듬해 여성이 프로이센 대학에 입학할 수 있게 되자 피셔는 제한을 풀고 여성 화장실을 설치했지만, 모든 화학자가 이를 반긴 것은 아니었다. 물리학 연구소는 비교적 개방적이어서 마이트너는 오토 폰 바이어, 제임스 프랑크, 구스타프 헤르츠 등 여러 물리학자와 교류할 수 있었다.

조교 생활 첫해에 마이트너는 한과 함께 여러 새로운 동위원소를 발견했다. 또한 그들은 원자핵이 붕괴할 때 딸핵이 튕겨 나가는 현상인 "방사성 반조(radioactive recoil)" 기법을 발견하고 발전시켰다.[7][8] 1909년에는 베타복사에 관한 논문을 두 편 발표했다. 마이트너는 특히 베타 입자에 관심이 많았는데, 당시 베타 입자가 전자라는 것은 알려져 있었지만, 그 에너지 스펙트럼에 대해서는 논란이 있었다.

1912년의 리제 마이트너와 오토 한


1912년, 한과 마이트너는 베를린에 새로 설립된 카이저 빌헬름 학회(KWI) 화학 연구소로 옮겼다.[84] 한은 방사화학 부서 책임자가 되었지만, 마이트너는 여전히 한 부서의 무급 "객원" 신분이었다.[84][85] 같은 해 플랑크는 마이트너를 프리드리히 빌헬름 대학교 이론물리학 연구소 조교로 임명했다.[84][85] 이듬해인 1913년, 마이트너는 프라하에서 조교수 자리를 제안받았으나 거절하고 KWI의 정규 연구원("Mitglied", 준회원)이 되었다.[86] 이때부터 방사능 부서는 공식적으로 "한-마이트너 연구소"가 되었다.

제1차 세계 대전이 발발하자 한은 예비군으로 소집되었다.[87] 마이트너는 엑스선 기술 교육을 받고 1915년 오스트리아군에 엑스선 간호 기술자로 자원입대하여 폴란드 동부 전선과 이탈리아 전선에서 복무했다.[88] 그러나 전쟁의 참상을 겪으며 상당한 내적 갈등을 겪었고,[182] 1916년 10월 베를린으로 돌아와 연구를 재개했다.[89]

베를린에 있는 전 카이저 빌헬름 화학 연구소 건물. 제2차 세계 대전 중 손상되었으나 복원되어 1948년 베를린 자유 대학교의 일부가 되었다. 1956년 오토 한 건물로, 2010년 한-마이트너 건물로 개명되었다.


1917년 1월, 마이트너는 KWI에 자신의 물리학 부서를 책임지게 되었다.[90] 같은 해, 한과 함께 프로탁티늄(Pa)의 가장 안정적이고 수명이 긴 동위원소인 프로탁티늄-231을 발견했다. 이는 악티늄의 모원소로, 이 공로로 두 사람은 프로이센 과학 아카데미에서 라이프니츠 메달을 수상했다.[171][10]

1920년 베를린의 물리학자와 화학자들. 앞줄 왼쪽부터: 헤르타 스포너, 알베르트 아인슈타인, 잉그리드 프랑크, 제임스 프랑크, 리제 마이트너, 프리츠 하버, 오토 한. 뒷줄 왼쪽부터: 발터 그로트리안, 빌헬름 베스트팔, 오토 폰 바이어, 페터 프링스하임, 구스타프 헤르츠


1922년, 마이트너는 원자의 내부 껍질 전자가 방출될 때 외부 껍질 전자가 그 자리를 채우면서 발생하는 에너지 차이가 또 다른 외부 껍질 전자로 전달되어 원자 밖으로 튕겨 나가는 현상을 설명했다.[183] 이 현상은 1년 뒤인 1923년 프랑스 과학자 피에르 빅토르 오제가 독립적으로 발견하여 현재 오제 효과로 알려져 있다. 먼저 발견했음에도 불구하고 마이트너의 이름이 붙지 못한 것은 아쉬운 부분이다.[184][185][186]

1926년, 마이트너는 베를린 대학교에서 물리학 정교수로 임명되어 독일 최초의 여성 정교수가 되었다.[91] KWI 소속으로 연구를 계속하면서 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소제임스 채드윅과 서신을 교환하며 그의 중성자 발견 연구를 위해 폴로늄을 제공하는 등 국제적인 교류도 활발히 했다.[187]

1930년대 초 중성자가 발견되자, 과학계에서는 우라늄(원자번호 92)보다 무거운 원소를 인공적으로 만들 수 있을지에 대한 관심이 높아졌다. 마이트너는 다시 한과 협력하여 1934년부터 이른바 "초우라늄 원소 연구"를 시작했으며, 이 연구는 훗날 핵분열 발견으로 이어지게 된다. 당시 알베르트 아인슈타인은 마이트너를 "독일의 마리 퀴리"라고 칭찬하기도 했다.[171][188][189]

4. 3. 핵분열 연구와 망명

1930년대 초 중성자가 발견되면서, 과학계에서는 우라늄(원자번호 92)보다 무거운 원소를 실험실에서 인공적으로 만들 수 있을지에 대한 관심이 높아졌다. 이는 영국의 어니스트 러더퍼드, 프랑스의 이렌 졸리오퀴리, 이탈리아의 엔리코 페르미, 그리고 독일의 마이트너- 연구팀 사이에 과학적 경쟁을 불러일으켰다. 당시 이들은 이 연구가 노벨상감이라고 생각했을 뿐, 핵무기 개발 가능성은 예상하지 못했다. 한과 마이트너는 1935년부터 소위 "우라늄 너머 연구"를 시작했다.[171][188][189] 마이트너는 케임브리지 대학교 캐번디시 연구소제임스 채드윅과 서신을 교환하며 그의 중성자 연구를 돕기 위해 폴로늄을 보내주기도 했다.[187]

그러나 1933년 아돌프 히틀러가 총리로 취임하고 나치당이 집권하면서 상황은 급변했다. 공무원 직무 복귀법으로 인해 실라르드 레오, 프리츠 하버, 마이트너의 조카 오토 로버트 프리슈 등 많은 유대계 학자들이 해고되거나 사퇴를 강요당했다. 마이트너는 오스트리아 국적과 카이저 빌헬름 연구소(KWI) 소속이라는 점 덕분에 처음에는 직접적인 영향을 피할 수 있었지만, 1933년 9월 베를린 대학교 조교수직에서는 해임되었다.[93][150] 그녀는 독일에 남아 연구를 계속하기로 결정했지만[94], 연구소 내 나치 당원들의 영향력은 점점 커져갔다.

1938년 3월, 독일이 오스트리아를 병합(안슐루스)하면서 오스트리아 국적을 잃고 독일인이 된 마이트너는 뉘른베르크법의 적용 대상이 되어 신변에 심각한 위협을 느끼게 되었다. 나치 당원 쿠르트 헤스는 "유대인 여성이 연구소를 위태롭게 한다"며 마이트너를 공개적으로 비난했고[95], 카이저 빌헬름 협회 측에서도 사임을 종용했다.[95] 출국마저 금지된 절망적인 상황에서[99], 오토 한, 네덜란드 물리학자 더크 코스터와 아드리안 포커, 닐스 보어 등의 도움으로 극적인 탈출 계획이 세워졌다.[190][101] 1938년 7월 13일, 마이트너는 코스터와 함께 기차를 타고 네덜란드로 향했다. 국경에서 검문이 있었지만, 코스터의 보증과 경비대의 오인 또는 묵인 덕분에 무사히 통과할 수 있었다.[190][103] 그녀는 독일에서의 모든 지위와 재산을 포기하고, 수중에 10마르크와 비상시 뇌물로 사용하라며 한이 준 다이아몬드 반지 하나만을 가지고 독일을 떠나야 했다.[190]

네덜란드를 거쳐 스웨덴으로 망명한 마이트너는 스톡홀름에 있는 만네 시그반의 연구소에 자리를 잡았다. 하지만 시그반의 성차별적인 태도와 부족한 연구 지원으로 인해 어려움을 겪었다.[191][107] 재정적으로도 곤궁했고, 독일을 떠나온 것에 대한 외로움과 소외감을 느꼈다.[108] 그럼에도 불구하고 그녀는 닐스 보어와 교류하고, 오토 한을 비롯한 독일 과학자들과 서신을 통해 연구 협력을 계속 이어나갔다.[191]

1938년 11월, 마이트너는 코펜하겐에서 한, 보어, 프리슈와 잠시 재회하여 우라늄 연구에 대해 논의했다. 그 후 12월, 베를린의 한과 그의 조수 프리츠 슈트라스만은 우라늄에 중성자를 쏘는 실험에서 예상치 못한 결과, 즉 바륨으로 보이는 원소를 발견했다.[193] 화학적으로는 바륨이 확실했지만, 우라늄 핵이 이렇게 작은 원소로 변한다는 것은 당시 물리학 상식으로는 설명할 수 없는 현상이었다. 당황한 한은 이 결과를 마이트너에게 편지로 알리며 의견을 구했다.[19]

핵분열의 액체방울 모형. 마이트너와 프리슈는 이 모형을 이용해 핵분열 과정을 설명했다.


크리스마스 휴가를 조카 프리슈와 함께 스웨덴 쿵엘브에서 보내던 마이트너는 한의 편지를 받고 깊은 고민에 빠졌다. 그녀는 한의 실험 결과를 신뢰했고[104], 프리슈와 함께 이 현상을 설명하기 위해 머리를 맞댔다. 그들은 닐스 보어가 발전시킨 원자핵의 액체방울 모형을 떠올렸다. 마치 물방울이 외부 충격에 의해 두 개로 쪼개지듯, 거대한 우라늄 핵이 중성자 충돌로 인해 불안정해져 거의 비슷한 크기의 두 개의 작은 핵(바륨과 크립톤)으로 쪼개질 수 있다는 가설을 세웠다. 또한, 이 과정에서 발생하는 막대한 에너지는 알베르트 아인슈타인의 유명한 질량-에너지 등가 공식 E = mc2에 따라 핵분열 전후의 질량 결손으로부터 나온다는 것을 계산해냈다.[192][138] 이것이 바로 핵분열 현상에 대한 최초의 이론적 설명이었다. 프리슈는 이 새로운 핵 과정을 "분열(fission)"이라고 명명했다.

한과 슈트라스만은 1938년 12월 22일, 바륨 발견에 대한 실험 결과를 독일 학술지 《자연과학》에 먼저 제출했다.[19] 이 논문은 1939년 1월 6일에 발표되었다. 이후 1939년 2월 10일에 발표된 두 번째 논문에서는 "우라늄 분열(Uranspaltung)"이라는 용어를 처음 사용하고, 핵분열 과정에서 추가적인 중성자가 방출되어 연쇄반응이 일어날 수 있음을 예측했다.[193] 마이트너와 프리슈는 한과 슈트라스만의 실험 결과를 핵분열로 정확하게 해석하고 그 이론적 설명을 담은 논문을 작성하여 1939년 1월 16일 《네이처》지에 보냈고, 이는 2월 11일에 게재되었다.[194][20] 프리슈는 1월 13일 실험을 통해 핵분열 조각의 방출을 확인함으로써 이 해석을 뒷받침했다.[195][21]

뮌헨 독일박물관에 재현된 핵분열 실험 장치. 초기에는 한의 업적만 강조되었으나, 이후 마이트너, 프리슈, 슈트라스만의 기여를 인정하는 방향으로 전시 설명이 변경되었다.


이 세 편의 논문은 과학계에 엄청난 파장을 일으켰다. 핵분열 과정에서 막대한 에너지가 방출되고 연쇄반응이 가능하다는 사실은 핵무기 개발 가능성을 시사했기 때문이다. 특히 이 발견이 군사적 팽창을 추구하던 나치 독일에서 이루어졌다는 점은 큰 우려를 낳았다. 실라르드 레오, 에드워드 텔러, 유진 위그너 등 망명한 과학자들은 이 위험성을 알베르트 아인슈타인에게 알렸고, 이는 미국 대통령 프랭클린 루스벨트에게 보내는 편지(아인슈타인-실라르드 편지)로 이어져 결국 맨해튼 프로젝트의 시발점이 되었다. 그러나 마이트너는 핵무기 개발에 참여해 달라는 미국의 제안을 단호히 거절하며 “나는 폭탄 따위에 관해서 할 일이 없다!”고 말했다.[196] 훗날 히로시마·나가사키 원자폭탄 투하 소식을 듣고는 “그런 폭탄이 발명된 것에 대한 유감”을 표명했다.[197]

5. 노벨상 불발

마이트너는 생전에 많은 상훈을 받았지만, 핵분열 발견이라는 중요한 업적에도 불구하고 노벨상을 받지 못했다는 사실은 그의 학문적 성취에 큰 그림자를 드리웠다. 1945년 11월 15일, 왕립 스웨덴 과학한림원은 오토 한에게 “중원소 핵분열 발견”의 공로를 인정하여 단독으로 노벨 화학상을 수여했다.[198][23]

마이트너 자신도 이 결정에 대해 서운함을 감추지 않았다. 그는 편지에서 "한이 (실험 수행자로서) 화학상을 받을 만하다는 것에는 의심의 여지가 없지만, 프리슈와 나도 우라늄 분열 과정을 밝히는 데 있어 사소하지 않은 기여를 했다고 생각한다. 그 과정이 어떻게 발생하는 것이고 왜 그렇게 많은 에너지를 발생시키는 것인지를 밝히는 것은 한과는 상당히 거리가 있는 이야기다"라고 썼다.[199] 실제로 마이트너는 한과 프리츠 슈트라스만에게 라듐을 더 자세히 검사하라고 조언했으며, 우라늄 원자핵이 붕괴될 수 있다는 물리적 해석을 처음으로 제시한 인물이었다. 그의 이러한 기여가 없었다면 한은 핵분열 현상을 제대로 이해하기 어려웠을 것이다. 마이트너의 조교였던 카를 프리드리히 폰 바이츠제커 역시 "한은 분명히 이 노벨상을 받을 자격이 있다. 사실 이 발견이 아니었더라도 그는 언제고 (노벨상을) 받았을 것이다. 다만 원자핵 분열이 노벨상감이라는 것을 모두가 인정할 뿐이다"라며 한의 단독 수상을 에둘러 비판했다.[200] 프리슈도 1955년 쓴 편지에서 비슷한 견해를 밝혔다.[201]

한의 노벨상 수상은 이전부터 예상되던 바였다. 한과 마이트너 모두 핵분열 발견 이전부터 각기 화학상과 물리학상 후보로 여러 차례 지명되었다.[202][203] 노벨상 아카이브에 따르면, 마이트너는 1924년부터 1948년까지 노벨 화학상에 19번, 1937년부터 1967년까지 노벨 물리학상에 30번, 총 49번이나 후보로 지명되었다.[22][26][27] 그를 추천한 인물 중에는 아서 컴프턴, 디르크 코스터, 카지미어 파얀스, 제임스 프랑크, 오토 한, 오스카 클라인, 닐스 보어, 막스 플랑크, 막스 보른 등이 포함되어 있었다.[26][27]

그러나 1945년, 스웨덴 노벨 화학상 위원회는 한에게만 상을 수여하기로 결정했다. 이 결정의 배경과 마이트너가 제외된 이유에 대해서는 오랫동안 논란이 있었다. 1990년대에 노벨 위원회 회의록 기록이 공개되고, 1996년 루스 르윈 시메(Ruth Lewin Sime)가 마이트너 평전을 출판하면서 마이트너의 노벨상 제외 문제가 다시 공론화되었다.[204]

1997년, 시메와 엘리자베스 크로포드(Elisabeth Crawford), 마크 워커(Mark Walker)는 미국물리학회 학술지 《피직스 투데이》에 기고한 글에서 마이트너가 노벨상을 공동 수상하지 못한 이유를 다음과 같이 분석했다: "리제 마이트너가 1944년 노벨상을 공동수상하지 못한 것은 노벨 위원회가 그 구조상 학제간 연구를 이해하기 어려웠기 때문으로 보인다. 화학상 담당 위원회의 위원들은 마이트너의 기여분을 정당하게 평가할 능력 또는 의지가 없었을 것이다. 또한 전쟁으로 인해 스웨덴 과학자들은 제한적인 정보에 의존해야 했다. 마이트너의 화학상 배제는 학문 분야상의 편향, 정치적 둔감함, 무지함, 조급함이 복합된 결과라고 요약할 수 있다."[205]

공개된 심사 자료에 따르면, 당시 노벨 화학상 위원회는 핵분열 발견에 있어 실험을 수행한 한과 슈트라스만의 화학적 업적을 높이 평가한 반면, 실험 결과를 바탕으로 핵분열이라는 개념을 처음으로 이해하고 이론적 해석을 제공한 마이트너의 물리학적 기여는 경시했다. 심지어 이론적 공헌은 닐스 보어에게 돌려지기도 했다.[145] 또한, 당시 노벨 물리학상 위원회 5명 중 3명이 만네 시그반 그룹 소속이었던 점도 영향을 미쳤다는 분석이 있다.[146] 시그반은 마이트너와의 관계가 좋지 않았고, 실험 물리학을 이론 물리학보다 우위에 두는 편향을 보였다. 마이트너를 노벨상에 추천했던 오스카 클라인이 마이트너를 자신의 연구소로 영입하려 하자, 시그반은 마이트너가 노벨상을 받으면 스웨덴의 원자핵 연구 예산이 클라인에게 넘어갈 것을 우려했을 가능성도 제기된다.[147][25]

1962년 노벨 화학상 수상자인 맥스 퍼루츠 역시 노벨 위원회의 공동 연구에 대한 이해 부족이 이러한 불공정한 결과를 낳았다고 지적하며 마이트너의 사례를 언급했다. 그는 "50년 동안 노벨 위원회의 파일에 갇혀 있던 이 문서들은 이 부당한 수상으로 이어진 과정을 보여주는데, 노벨 심사위원단의 장기간에 걸친 심의는 발견 이전에 있었던 공동 연구와 베를린 탈출 후 마이트너의 서면 및 구두 기여에 대한 이해 부족으로 방해를 받았다"고 비판했다.[206][24]

한은 노벨상 상금의 일부를 마이트너에게 주었지만, 마이트너는 이를 알베르트 아인슈타인이 운영하던 원자물리학자 지원 위원회에 기부했다.[148] 한편, 한은 자신의 발견을 이야기할 때 마이트너의 공헌에 대해서는 거의 언급하지 않았으며, 후일 마이트너가 현장에 있었다면 실험에 반대했을 것이라고 말하기도 했다.[143][144] 마이트너는 1946년 노벨상을 받지 못했을 때 한에게 "제가 당신의 노벨상 동료가 될 가능성은 사라졌습니다. 만약 궁금하시다면 그 경위에 대해 약간 말씀드릴 수 있습니다만"이라는 편지를 보냈다.[149]

비록 노벨상은 받지 못했지만, 마이트너의 업적은 후대에 재평가받고 있다. 2020년 노벨 재단은 핵분열 발견자를 마이트너와 한 두 사람으로 공식 인정했으며, 사후인 1997년에는 109번 원소의 이름이 그의 이름을 따 마이트네륨(Mt)으로 명명되는 영예를 안았다. 흥미롭게도 같은 해 105번 원소 이름 후보로 한의 이름을 딴 '하늄'(Hahnium)이 검토되었으나 최종적으로 더브늄(Db)으로 결정되었고, 한 번 후보로 검토된 인물 이름은 다시 사용하지 않는다는 규칙에 따라 한의 이름이 원소명으로 사용될 가능성은 사라졌다. 이는 노벨상 수상 결과와는 대조적인 상황이 되었다.[150] 마이트너는 노벨상을 수상하지 못했음에도 불구하고 1962년 린다우 노벨상 수상자 회의에 초대받았다.[28]

6. 여생 및 말년

전쟁이 끝난 뒤 마이트너는 독일에 대한 실망감을 감추지 않았다. 그는 오토 한막스 폰 라우에를 비롯한 독일 과학자들이 나치에 부역하면서 히틀러 정권의 범죄에 아무런 저항도 하지 않았다고 판단했다. 특히 독일의 선도적인 핵물리학자였던 베르너 하이젠베르크에 대해서는 강제수용소의 참상을 직접 확인하게 해야 한다고 강하게 비판했다. 1945년 6월, 마이트너는 한에게 보내는 편지에서 이러한 생각을 날카롭게 표현했지만, 결국 부치지는 않았다.

:''당신들은 모두 나치를 위해 일했어. 당신도 그저 수동적인 저항밖에 하지 않았지. 물론 여기서 저기서 박해받는 사람들 몇몇을 구해주면서 스스로의 양심을 매수하려 들었겠지만, 수백만 명의 무고한 사람들이 저항도 하지 못하고 살해당하는 가운데 ... [누가 그러기를] 당신들은 처음에는 동료들을 배신했고, 그 다음에는 자기 자녀들을 범죄 전쟁의 판돈으로 내놓았고, 그리고 결국에는 독일마저 배신했다고. 이유인즉 전쟁이 이미 가망이 없어졌던 시점에서, 독일을 파괴하는 무의미한 짓에 맞서기 위해 무기를 들고 나선 사람은 당신들 중 아무도 없었기 때문이지.''[207]

1959년, 브린모어 대학의 학생들과 마이트너.


이러한 비판적인 시각에도 불구하고, 마이트너는 한과의 개인적인 관계를 완전히 끊지는 않았다. 1950년대와 1960년대에 독일을 종종 방문하며 한과 그의 가족들과 시간을 보냈고, 1959년에는 괴팅겐에서 열린 한의 80세 생일 잔치에 참석해 축사를 하기도 했다. 한 역시 회고록에서 마이트너와의 평생 우정을 강조했다.[208] 하지만 두 사람의 관계는 여러 시련을 겪었으며, 특히 마이트너가 더 많은 어려움을 겪었음은 분명해 보인다. 그럼에도 마이트너는 한에 대한 깊은 애정 외의 다른 감정을 공개적으로 드러내지는 않았다.[209]

1947년, 마이트너는 시그반 연구소를 떠나 스웨덴 원자력위원회가 왕립 공과대학교(KTH)에 새로 만든 연구실로 자리를 옮겼다.[29] 그곳에서 그녀는 "연구 교수"에 준하는 대우를 받으며 연구를 계속할 수 있었다. 1949년에는 스웨덴 시민권을 취득했다.[29] 1950년대 초반까지 연구 활동을 이어갔으나, 1960년에 완전히 은퇴하고 친척들이 많이 살고 있는 영국 케임브리지로 이주했다.[29] 은퇴 후에도 때때로 비정규적인 업무나 강연을 계속했다.

1964년 미국 여행 중 심장마비를 겪었고, 이후 죽상동맥경화증으로 건강이 점차 악화되었다. 1967년에는 넘어져 고관절이 골절되고 여러 차례 경미한 뇌졸중을 겪었다. 결국 케임브리지의 한 요양원으로 옮겨졌고, 1968년 10월 27일, 90세 생일을 며칠 앞두고 수면 중에 세상을 떠났다. 향년 89세.[168] 마이트너는 절친했던 오토 한(1968년 7월 사망)과 그의 아내 에디트 융한스(1968년 8월 사망)가 자신보다 먼저 세상을 떠났다는 사실을 모른 채 눈을 감았다. 가족들이 그녀의 건강 상태를 고려하여 소식을 전하지 않았기 때문이다.[168][30]

햄프셔주 브램리에 있는 마이트너의 묘


마이트너의 유해는 그녀의 유언에 따라 햄프셔의 브램리(Bramley) 마을에 있는 세인트 제임스 교구 교회 묘지에 남동생 월터(1964년 사망) 곁에 묻혔다. 묘비에는 조카 오토 로베르트 프리슈가 직접 쓴 다음과 같은 문구가 새겨져 있다.

:''리제 마이트너: 인간성을 잃지 않은 물리학자.''
Lise Meitner: a physicist who never lost her humanity.eng

7. 수상 및 서훈

마이트너는 생전에 많은 상훈을 받았으나, 핵분열 발견에 대한 공로로 노벨상을 받지 못한 것은 큰 아쉬움으로 남는다.[198] 알베르트 아인슈타인은 마이트너를 "독일의 마리 퀴리"라고 칭찬했다.[1] 1946년 미국 방문 당시, 그녀는 미국 전국 언론 클럽으로부터 "올해의 여성"으로 선정되었고, 해리 S. 트루먼 미국 대통령과 만찬을 함께 했다.

주요 수상 및 서훈 내역
연도상훈수여 기관 / 비고
1924라이프니츠 메달프로이센 과학 아카데미[1]
1925리벤 상오스트리아 과학 아카데미[1]
1928엘렌 리차즈 상[1]
1947빈 시 과학상[1]
1949막스 플랑크 메달독일 물리학회 (오토 한과 공동 수상)[1]
1954오토 한 상독일 화학회 (초대 수상자)[1]
1957푸르 르 메리트 평화 훈장독일 연방 공화국 (테오도어 호이스 대통령 수여)[1]
1960빌헬름 엑스너 메달[31]
1966엔리코 페르미 상미국 원자력 위원회 (오토 한, 프리츠 슈트라스만과 공동 수상)[35]
비미국인 최초, 여성 최초 수상[1]
1967오스트리아 과학예술 훈장[32]



베를린 훔볼트 대학교에 있는 안나 프란치스카 슈바르츠바흐의 마이트너 동상


마이트너는 여러 학술원의 회원으로도 활동했다. 1945년 왕립 스웨덴 과학한림원 외국인 회원이 되었고, 1951년 정회원이 되었다. 1955년에는 영국 왕립 학회 외국인 회원으로 선출되었으며, 1960년 미국 예술 과학 아카데미 외국 명예 회원으로 선출되었다.[33] 또한 애들피 칼리지, 로체스터 대학교, 럿거스 대학교, 스미스 칼리지, 베를린 자유 대학교[34], 스톡홀름 대학교 등에서 명예 박사 학위를 받았다.

1968년 사망 후에도 마이트너를 기리는 다양한 명명 영예가 이어졌다.

  • 1997년, 원소 번호 109번은 마이트너륨(Mt)으로 명명되었다. 이는 신화 속 인물이 아닌 여성 과학자의 이름을 단독으로 딴 최초의 사례이다.[1][38][39]
  • 베를린의 한-마이트너 연구소 (현 헬름홀츠 베를린 재료 에너지 센터)[40]
  • [41]과 금성[42]에 있는 '마이트너 크레이터'
  • 소행성 6999 마이트너[43]
  • 유럽 물리학회의 리제 마이트너 상 (2000년 제정)[44]
  • 예테보리 대학교와 챌머스 공과대학교의 '예테보리 리제 마이트너 상' (2006년 제정)[45]
  • 베를린 자유 대학교의 '한-마이트너 빌딩' (2010년 명명 변경)[46]
  • 베를린 훔볼트 대학교 정원의 마이트너 동상 (2014년 공개)[47]
  • 오스트리아와 독일의 여러 학교와 거리[48][49]
  • 영국 브램리의 '마이트너 클로즈' 거리[50]
  • 오스트리아 물리학회와 독일 물리학회의 리제 마이트너 강연 (2008년 시작)[51]
  • 스톡홀름 알바노바 대학교 센터의 리제 마이트너 특별 강연 (2015년 시작)[52]
  • 영국 물리학 연구소의 마이트너 메달 (2016년 제정)[53]
  • 미국 첨단 연구 계획국-에너지(ARPA-E)의 연구 프로그램 명칭 (2017년)[54]
  • 인공위성 '리제' (뉴샛 16호, 2020년 발사)[55]
  • 국제 원자력 기구(IAEA)의 리제 마이트너 프로그램[57] 및 도서관[56]


카이저스라우테른에 있는 리제 마이트너 기숙사 앞의 리제 마이트너 기념비

8. 기타

109번 원소 마이트너륨(Mt)은 리제 마이트너의 이름을 기리기 위해 명명되었다. 독일 베를린에 있는 한-마이트너 연구소(Hahn-Meitner-Institut, HMI), 금성에 있는 크레이터, 소행성 6999 마이트너 등 여러 대상이 그녀의 이름을 따서 명명되었다. 유럽 물리학회(EPS)는 핵물리학 분야에서 뛰어난 연구 성과를 거둔 연구자에게 2년마다 리제 마이트너 상을 수여하고 있다.

참조

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