Fizikai Szemle 2001/5-6. 154.o.

A HAFNIUM-TÖRTÉNET ÉS HEVESY GYÖRGY NOBEL-DÍJA

Palló Gábor
MTA Filozófiai Kutatóintézete

Hevesy György azok közé tartozott, akiket nem a Nobel-díj tesz világhírű tudóssá, hanem akiknek Nobel-díja hozzájárul ahhoz, hogy az egész Nobel-intézmény őrizze kiemelkedő presztízsét. Ha mondjuk Einstein, Planck vagy Hevesy legjobb barátja, Niels Bohr, esetleg éppen Hevesy nem kapta volna meg, a Nobel-díj értéke messze nem lenne az, ami.

Hevesy György világhírét persze nem kitüntetések, hanem alapvető felfedezések alapozták meg: a radioaktív indikátorok módszere, az izotópok fogalmának megalapozása, hozzájárulás a radioaktív bomlási sorok eltolódási szabályának kidolgozásához, az aktivációs analízis, a geokémiában a Föld kormeghatározása, a szervetlen kémiában a szamárium kémiája és radioaktivitásának kimérése, a radioaktív nyomjelzés különféle, főleg orvosi és biológiai alkalmazásai. Mivel munkássága felölelte a fizikai kémia, analitikai kémia, geokémia, magkémia számos területét, sőt átterjedt az orvostudományra, Hevesy neve a tudomány széles köreiben vált elismertté. Elismertségét mi sem mutatja jobban, mint a tudományos címek, tiszteleti tagságok sora, amellyel elhalmozták: 13 egyetem választotta díszdoktorául, köztük két magyar: a Tudományegyetem és a Műegyetem, 23 tudományos társaság, illetve akadémia tiszteleti tagjául; köztük a Magyar Tudományos Akadémia is, 13 jelentős kitüntetést, díjat nyert, olyat, is mint a Copley érem vagy az Atoms for Peace Award.

A Nobel-díj valóban csak egy volt a sok közül, amelyhez különlegesen, ha nem is egyedülállóan lassan jutott hozzá 1944-ben, éppen amikor Budapesten tombolt a vészkorszak. Valójában az 1943-as kémiai Nobel-díjat nyerte el, de az úgynevezett “nemzetközi körülmények" miatt a Svéd Akadémia úgy határozott, ezt egy évvel később nyújtja át.

Hevesy Györgyöt éppen húsz évvel az átadás előtt, 1924-ben ajánlották először a Nobel-díjra, mégpedig hárman (F. Foerster, A. Heiduschka és A. Lottermoser) önálló díjra, és még ketten (E. Müller és R. Scholl) megosztott díjra a holland Dirk Costerral. Minden ajánló Drezdából származott, és mindegyikük ugyanazzal indokolta javaslatát: egy új elem, a hafnium felfedezésével.¹ Az ajánlásokat, meglepően kategorikusan utasította el a Nobel-bizottság. A bírálat szerint “bár némely felfedezés, amilyen a hafniumé is, megérdemel bizonyos népszerűséget, magától értetődő felfedezésnek tekinthető és nem tulajdoníthatunk neki olyan értéket, mint azoknak, melyek kutatáson alapulnak és ezért Nobel-díjjal kell megkoronázni őket."² Az persze egyáltalán nem példátlan, hogy egy jelölt nem kap díjat, hiszen.a jelölteket sorrendbe állítják és csak az elsőt jutalmazzák, ámde 1924-ben úgy döntöttek, egyáltalán nem adják ki a díjat. Ilyen azért nem gyakran történt meg.

<>

Csakugyan: miért érdemelt volna egy elem felfedezése ilyen magas kitüntetést? Ha nem érdemelte meg, miért kapott ajánlást, mégpedig jó sokat? Hevesyt ugyanis 1924-ben, 1927-ben, 1929-ben, 1933-ban, 1934-ben, 1935-ben és 1936-ban is a hafniumért ajánlották Nobel-díjra, mégpedig mindig más tudósok. Egyre nyilvánvalóbb volt, hogy Hevesy hafniumkutatása széleskörű elismerést aratott a kémikusok nemzetközi közvéleményében, amely tehát egyáltalán nem gondolta úgy, hogy a felfedezés “selbstverständig" lenne.

Mi rejlik tehát a kémikusok és a Nobel-bizottság közötti véleménykülönbség mögött? Egyetlen kifejezéssel: csupán a teljes kontextus, melyet a ritkaföldek kutatása és az akkor legújabb atomszerkezeti meggondolások jelöltek ki egyfelől, másfelől a nemzetközi politika, illetve ennek beszűrődése a tudományba.

A ritkaföldfémek felkutatása egészen a 18. század végére nyúlik vissza. Az elválasztási módszerek finomodásával sorra találták meg az ittriumot, cériumot és társaikat, az egymáshoz kémiailag igen hasonló elemeket. Nehézséget okozott azonban, hogy egyrészt nem volt számukra hely a periódusos rendszerben, másrészt megjósolhatatlannak tűnt, mennyi is van belőlük. Gondoljuk meg a kérdések súlyosságát! Mengyelejev tudta, hogy bizonyos elemek még nem ismeretesek, ezért számukra bizonyos kockákat üresen hagyott, ám az üresen hagyottak között nem szerepeltek olyan elemek, amelyek egészen olyannak mutatkoztak, mint a lantán, vagyis azok, amelyeket ritka földfémeknek neveztek el. Márpedig, ha léteznek a lantánhoz hasonló elemek, melyeknek nincs helyük a táblán, talán mindenféle egyéb ismeretlen elemek is létezhetnek, talán a periódusos rendszer nem adja meg az összes lehetséges földi elem teljes térképét.

A periódusos rendszer megőrzésére általánosan elfogadták Brauner cseh kémikus 1899-ben tett javaslatát, amely szerint a ritkaföldeket a lantánéval azonos, egyetlen kockába kell írni és külön, általában a táblázat alatt fölsorolni. Ez a praktikus megoldás persze nem tisztázta az elvi kérdéseket, köztük azt, hány ritkaföld létezik, milyen hosszú a táblázat alatti lista.

A probléma megoldásához hozzájárult a Moseley által 1913-ig kifejlesztett röntgenspektroszkópia, illetve a vele kapcsolatban kialakított rendszám fogalma. Ez utóbbi a periódusos rendszerben elfoglalt hely és a röntgenspektroszkópiai adatok között teremt összefüggést: az adatok alapján meg lehet határozni valamely elem helyét a táblán. A lantán rendszáma 57-esnek adódott, ebbe a kockába kellett beírni a ritkaföldeket. De nem tudták, vajon a még ismeretlen 72-es rendszámú elemmel végződik-e a ritkaföldek sora vagy ez már ismét a táblára kerül. Különös módon mérési nehézségek miatt maga Moseley sem tudott válaszolni a kérdésre.

Válaszolt viszont Georges Urbain francia professzor, a ritkaföldek kiemelkedő kutatója. 1911-ben itterbium sók elemzésekor talált 26 korábban nem azonosított optikai spektrumvonalat, amelyről föltételezte, hogy az ismeretlen 72. számú elemtől származik, és ebből arra következtetett, hogy ez az elem is ritkaföld. Az új elemet elnevezte celtiumnak. Amikor Moseley megvizsgálta a mintát, melyet Urbain küldött neki, nem volt biztos abban, csakugyan elemről van-e szó, nem csupán keverékről, ezért a kémikus társadalomban is maradtak bizonyos kételyek.

Az egész ügy csupán egy Niels Bohrral folytatott beszélgetés során került Hevesy látókörébe. Bohr 1913-ban publikálta atommodelljét, ám ez csupán a hidrogén, hélium és lítium szerkezetét magyarázta meg. Hevesy visszaemlékezése szerint “1922 januárjában a vele [mármint Bohrral - P. G.] tett séta közben tudtam meg, hogy kiterjesztette elméletét az egész periódusos rendszerre, és ezzel megmagyarázta többek között a ritkaföldek elhelyezkedését is a periódusos rendszerben. Elmélete szerint ezek száma csupán tizennégyre korlátózódik, tehát az ismeretlen 72. számú elem nem lehet ritkaföld, hanem titán homológ. "³ Urbain celtiumának puszta ténye tehát keményen cáfolta az egész Bohr-féle elméletet. Hevesy azzal nyugtatta Bohrt, hogy komoly kémikus nem hisz néhány bizonytalan spektrumvonalnak: elő kell állítani az elemet.

Ugyanebben az évben Urbain azt gondolta, egyrészt sikerült nagyobb celtiumtartalmú mintát előállítania, részben pedig a háborúban fiatalon elhunyt Moseley munkássága óta nagyot javult a röntgenspektroszkópiai technika, célszerű tehát kísérleteit megismételni. Munkatársával Alexandre Dauvillier-vel meg is tette, és a most már határozottabban észlelt spektrumvonalak meggyőzték a kémikuskollégákat.

Ezzel szemben Hevesy 1922 nyarán, Magyarországon geokémiai munkákat olvasott és Bohr elméletére támaszkodva arra az álláspontra jutott, hogy cirkónium ásványban kell keresni a 72. számú elemet. Koppenhágában a holland Dirk Coster segítségével fogott a röntgenspektroszkópiai munkához. Coster a technikát a svédországi Lundban tanulta Manne Siegbahntól, és segített Hevesynek, aki még Moseley-től akarta ellesni a módszert, ám a háború meghiusította tervét. Hevesy az ásványból eltávolította az oldható komponenseket, és a mintában Costerrel azonnal ki tudták mutatni a 72. elem jellemző spektrumvonalait. Az elemet ők nevezték el hafniumnak.

A felfedezést drámai körülmények között jelentették be. Bohr már átvette a Nobel-díjat Stockholmban és a következő nap kellett megtartania előadását a Svéd Tudományos Akadémián. Este Coster értesítette telefonon a mérés pozitív eredményéről, mert Hevesy már rohant az állomásra, hogy jelen lehessen másnap az előadáson, amikor Bohr nyilvánosságra hozza az eredményt. Az előadás vége felé tett bejelentés csakugyan óriási izgalmat keltett a hallgatóságban, majd az egész nemzetközi vegyésztársadalomban, hiszen nem mindennapi tudományos vita érződött a levegőben.

Hevesy akaratán kívül - a francia mellett még az angol tudománnyal is tengelyt akasztott. Felfedezése után ugyanis a British Museum fővegyésze, Alexandre Scott azt állította, a polcán egy eddig azonosítatlan fekete por formájában régen ott áll a 72. számú elem. Urbain is ragaszkodott a maga celtiumához, mondván, hogy a hafnium azonos vele, Koppenhágában semmi újat nem találtak. Hevesy, aki barátjának, az elméleti fizika budapesti professzorának, Ortvay Rudolfnak azt írta, “szemérmetlenség kell hozzá ilyeneket állítani", kénytelen volt rekordidő alatt kidolgozni a hafniumkémiát, benne-az előállítást az ammóniummal alkotott kettős hexafluoridsókon keresztüli frakcionált kristályosítással, spektrummeghatározással, atomsúlyméréssel, jellemző reakciókkal. Hamar kimutatta, hogy Scott titán és vas keverékét őrizgette a polcon, Urbain celtiumnak vélt spektrumvonalai pedig véletlenül sem fordulnak elő a hafniumban. 1927-ben monográfiában foglalta össze a hafniumkémiát.⁴

A vitát nem csupán a tudományos kontextus, a nagy elméleti tét tette páratlanul élessé, hanem a politikai kontextus is. Hevesy önéletrajzában elmondta, hogy Rutherford tanácsára felfedezését nyomban közzé akarta tenni Angliában, a Chemical News-ban, ám Rutherford egyszersmind arra is figyelmeztette, hogy a szerkesztők francia pártiak, ne csodálkozzon az esetleges visszautasításon. A szerkesztő csakugyan azt mondta, “ragaszkodunk az eredeti celtium névhez, melyet Urbain annak a nagy francia népnek képviselője adott az elemnek, amely lojális volt hozzánk a háború idején. Nem fogadjuk el azt a nevet, amelyet a dánok adtak neki, akik csak bezsebelték a háború hasznát."⁵

A tudósközösség politikai megosztottsága, a nemzetközi szellem billenékenysége korábban nem igen került felszínre. Ezt megelőzően, éppen a fordított folyamat, valamiféle idillikus denacionalizáció uralta a tudományos kapcsolatokat. Az első világháború után azonban ez hosszú évekre megromlott.⁶ A hafniumvitában, mint dán történész elemzője, Helge Kragh kiemelte, Hevesy, az Osztrák-Magyar Monarchia volt katonája a Központi Hatalmak képviselőjének tűnt; Costert, a maga holland, svéd, dán kötődésével ugyancsak német szimpatizánsnak mutatták be. Velük szemben Urbain az Atlanti Szövetséget látszott képviselni, melyet az angol tudománynak is támogatnia kellett.⁷ Ebben az összefüggésben érthetjük meg Hevesy egyik mondatát, melyet Ortvaynak írt: “A redakcióban igen nagy része van Bohrnak és a kefelevonatokat Rutherford javítja át. A levelezés így a jelenleg két legnagyobb természettudósnak a kezén megy át, a mi igen megnyugtató. "⁸

Akármennyire meg is nyugtatta Hevesyt, hogy a részrehajlás gyanúját elhárítja a két legnagyobb részvétele, aki ráadásul nem is azonos politikai táborhoz tartozik, a Nobel-bizottság tartotta magát eredeti álláspontjához. Hiába jelölték évről évre Hevesyt, gyakran Urbainnel közös díjra, utóbbit a lutécium felfedezéséért, a bizottság még 1936-ban is hajthatatlan maradt, amikor három kiemelkedő francia tudós: Frederic Joliot, Iréne Curie és Jean Perrin jelölte.⁹ (Mellesleg utóbbiak még ekkor is komoly neheztelést tapasztaltak Franciaországban Hevesy jelölése miatt.)

<>

Hevesy György az 1943-as kémiai Nobel-díjat nem a hafnium felfedezéséért kapta, hanem a radioaktív izotópos nyomjelzésért. 1943-ra a hafniumtörténet jelentősége már elhalványult. Nem különben Hevesy szemében a Nobel-díj jelentősége. Életrajzírója, az ugyancsak Nobel-díjas Cockroft szerint Hevesy kiábrándultan mondogatta: “A nagyközönség a Nobel-díjat tartja a legnagyobb elismerésnek, amit egy tudós elérhet, de téved. Negyvenötven kémikus nyert már Nobel-díjat, de csak 10 kapott külső tagságot a Royal Society-től és 2 külső tag (Bohr és ő) kapta meg a Royal Society Copley érmét. "¹⁰

Akárhogy is, Hevesy sosem kapott Nobel-díjat a hafniumért. Csupán világhírt. Mert világhírű kémikussá ez az eredménye tette.

_______________________

¹ Az 1924-es kémiai Nobel-díj dokumentumai - A Svéd Tudományos Akadémia Levéltára
² H.G. Söderbaum véleménye Hevesy jelöléséről. Az 1924-es kémia Nobel-díj dokumentumai - A Svéd Tudományos Akadémia Levéltára
³ G. HEVESY: A Scientific Career, Collected Papers - Pergamon Press, London (1962) 21.
⁴ G. HEVESY: Das Element Hafnium - Springer, Berlin (1927)
⁵ G. HEVESY: A Scientific Career - id. mű 22.
⁶ A tudomány megosztottságát bemutatja D. KELES: "Int hostile camps": The reorganization of international science in World War I - Isis 62 (1971) 47-60
⁷ HELGE KRAGH: Anatomy of a priority conflict: The case of element 72 - Centaurus 23 (1980) 275-301
⁸ Hevesy Ortvaynak, 1923, II. 25. id. hely 70.
⁹ Az 1936-os kémiai Nobel-díj dokumentumai - A Svéd Tudományos Akadémia Levéltára
¹⁰ J.D. COCKROFT: George de Hevesy 1885-1966- Biogr. Mem. of Fell. of Roy. Soc. (1967) 142.