Elise « Lise » Meitner, née le 7 ou le 17 novembre 1878 à Vienne en Autriche et morte le 27 octobre 1968 à Cambridge, en Angleterre, est une physicienne autrichienne naturalisée suédoise.
Elle est renommée pour ses travaux sur la radioactivité et la physique nucléaire. Elle joua notamment un rôle majeur dans la découverte de la fission nucléaire, dont elle fournit avec son neveu Otto Frisch la première explication théorique. Lise Meitner est souvent citée comme l'un des cas les plus flagrants de scientifique injustement ignorée par le comité attribuant le prix Nobel.
Elise (« Lise ») Meitner est née de famille juive ashkénaze nombreuse à Vienne, dans le deuxième arrondissement (Leopoldstadt). Elle est la troisième des huit enfants de Philipp Meitner et son épouse Hedwig Skovran.
Son père est l'un des premiers avocats juifs assermentés en Autriche. Le couple Meitner, aux idées libérales, élève ses enfants dans une atmosphère intellectuelle stimulante, et les encourage à poursuivre des études avancées. C'est ainsi que les cinq filles de la famille reçoivent une éducation supérieure, dans une société où l'école se termine pour l'écrasante majorité des jeunes filles de la bourgeoisie à l'âge de quatorze ans.
L'université autrichienne est ouverte aux femmes en 1897. Durant une période de transition, les jeunes femmes peuvent être admises sans être passées par le lycée (le Gymnasium, qui jusqu'alors leur était fermé), à condition d'être reçues à l'examen final, la Matura, en tant que candidates externes. En 1899, Lise Meitner commence une préparation accélérée de deux ans, dans un petit groupe de trois femmes, afin de se présenter à cet examen. Elle est reçue et entre à l'université de Vienne en 1901, à l'âge de vingt-deux ans.
Après la première année, au cours de laquelle Lise Meitner suit de nombreux cours en physique, chimie, mathématiques et botanique, elle se concentre sur la physique. Dès la seconde année, elle choisit de suivre tous les cours donnés par Ludwig Boltzmann ; cela témoigne de la fascination que ce grand physicien théoricien exerce sur ses étudiants, avec qui il développe des liens intellectuels mais aussi personnels.
En 1905, Lise Meitner effectue son travail de doctorat sous la direction du physicien expérimentateur Franz-Serafin Exner, qui introduit à Vienne l'étude de la radioactivité, un sujet nouveau et en plein essor. Le sujet d'étude de Lise Meitner est cependant de nature différente : il s'agit de vérifier que les équations de Maxwell décrivant la conduction de l'électricité s'appliquent également au transport de la chaleur. Elle présente en décembre 1905 son travail sur la conduction de la chaleur dans les solides inhomogènes devant un jury composé de Boltzmann et Exner, et obtient la plus haute mention (summa cum laude). Le diplôme de doctorat lui est attribué en février 1906.
Lise Meitner demeure à Vienne durant l'année qui suit son doctorat. En tant que femme, elle ne peut espérer une carrière académique, mais continue malgré tout la recherche. Elle rencontre Paul Ehrenfest, ancien étudiant de Boltzmann, qui attire son attention sur les articles publiés par Lord Rayleigh. L'un d'eux décrit un effet d'optique que Rayleigh ne parvient pas à expliquer. Lise Meitner trouve l'explication et en dérive de nouvelles observations : c'est son premier travail scientifique indépendant.
En parallèle, elle entreprend de s'initier aux procédures expérimentales pour l'étude de la radioactivité, auprès de Stefan Meyer (en), assistant à l'Institut Boltzmann. Elle étudie alors l'absorption dans les métaux des rayonnements alpha et bêta. Elle établit ensuite un dispositif destiné à mettre en évidence la diffusion des particules alpha (quelques années plus tard, le même type de recherche conduit Ernest Rutherford à la découverte du noyau atomique).
Trente ans de recherche à Berlin
Toujours sans perspective de carrière académique, mais bénéficiant du soutien de son père, Lise Meitner part pour Berlin en 1907 afin de suivre les cours de Max Planck. L'université allemande n'est alors pas encore ouverte aux femmes, et Lise Meitner doit obtenir l'autorisation du professeur pour assister à ses cours. Planck, globalement opposé à l'éducation des femmes mais ouvert aux « exceptions », accepte Lise Meitner, pour qui il est ensuite un soutien important. La jeune physicienne est rapidement remarquée. Heinrich Rubens, professeur de physique expérimentale, lui propose de travailler dans son laboratoire. Le jeune chimiste Otto Hahn, assistant à l'institut dirigé par Emil Fischer et désireux de collaborer avec un physicien, propose également à Lise Meitner de travailler avec lui : c'est le début d'une collaboration de trente ans. Otto Hahn et Lise Meitner sont de proches amis, et le restent leur vie durant malgré les événements ultérieurs.
Au début de leur collaboration, Lise Meitner et Otto Hahn se trouvent relégués dans un laboratoire du sous-sol de l'institut dirigé par Fischer, en raison des réserves de ce dernier quant à la présence d'une femme dans son institut.
La situation évolue lorsqu'est fondée, en 1911, la société Kaiser-Wilhelm pour l'Avancement des Sciences (KWG), conduisant à la création de plusieurs instituts de recherche. En 1912, est créé l'Institut Kaiser Wilhelm de Chimie (KWI-C). Otto Hann y est embauché, assurant la direction du département de radiochimie. Lise Meitner le rejoint, mais avec le statut d'invitée, sans salaire. Peu après cependant, elle obtient son premier emploi payé comme assistante de Max Planck. En 1913, après avoir reçu une proposition de poste de professeur associé à Prague, elle obtient une position au KWI-C en tant qu'associée : une décision de Fischer, probablement influencée par Planck.
Au début de la Première Guerre mondiale, Lise Meitner s'engage comme infirmière, manipulant les équipements à rayons X. En 1916, elle retourne à ses recherches à Berlin, malgré un certain sentiment de culpabilité pour l'abandon de son service d'infirmière.
En 1917, est créé au KWI-C un département de physique, dont la direction est confiée à Lise Meitner : son statut devient alors équivalent à celui d'Otto Hahn. Leur collaboration continue jusqu'à l'exil de Lise Meitner en 1938.
La longue collaboration entre Lise Meitner et Otto Hahn porte sur la radioactivité.
Dès leur première année de travail en commun, unissant leurs compétences respectives de physicienne et de chimiste, ils découvrent plusieurs isotopes. Ils deviennent réputés pour leurs travaux, notamment pour la découverte du protactinium en 1918.
Indépendamment de ses travaux avec Otto Hahn, Lise Meitner mène des recherches pionnières en physique nucléaire. Elle se consacre d'abord à l'étude des spectres de rayonnements bêta et gamma. En 1923, elle fait publier un article traitant en particulier de la transition non-radiative connue comme l'effet Auger, appelé en l'honneur de Pierre Auger, un scientifique français qui découvre indépendamment cet effet. Elle découvre également l'émission de paires électron-positron lors de la désintégration bêta plus. Elle effectue différentes mesures de la masse du neutron.