Bekannt wurde die Physikerin durch ihre Forschungsarbeiten zur Atomtheorie und zur Radioaktivität. Sie trug wesentlich zur Entdeckung der Kernspaltung bei und
lieferte bedeutende Arbeiten zur Radio- und Kernchemie. Bei der Zusammenarbeit mit 0. Hahn (ab 1907 in Berlin) war sie an der Entdeckung des Protactiniums (1917) und an der Untersuchung des Urans (ab 1934) beteiligt.
1939 interpretierte sie mit 0. R. Frisch die Resultate der damaligen Arbeiten Hahns und F. Straßmanns Spaltung der Urankerne und führte die Bezeichnung Kernspaltung ein.
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