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Doctora en Física en 1906 por la Universidad de Viena, se trasladó a Berlín donde aisló e identificó un nuevo elemento radiactivo , el protoactinio ( Pa), y fue la primera en describir transiciones entre electrones orbitales sin emisión de radiación.
A partir de 1934 trabajó con Otto Hahn y Fritz Strassmann en su proyecto que culminó con el descubrimiento de la fisión nuclear.
En 1938 la ocupación nazi la obligo a trasladarse a Suecia donde, en colaboración con su sobrino, Otto Robert Frisch, encontró la explicación teórica del proceso de fision, identificando el núcleo como una gota liquida que podía dividirse en gotas más pequeñas cuando era bombardeado con neutrones.
El elemento 109 se denomina meitnerio (Mt) en honor suyo.
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