山重水複疑無路,柳暗花明又一村。1938年,核裂變的發現,終於把核能庫緊閉的大門給打開了。

    發現核裂變反應

    事情還要追溯到1934年,約裏奧·居裏夫婦用α粒子轟擊鋁,得到了自然界中所沒有的放射性元素磷,他們因發現人工放射性現象獲得1935年諾貝爾化學獎。

    意大利物理學家費米對約裏奧·居裏夫婦的實驗非常感興趣。他想中子不帶電,更容易進入原子核,為何不用中子為炮彈去轟擊原子核呢?費米領導的小組按照元素周期表上的順序,從氫開始對63種元素的原子核逐一用中子去轟擊,果然旗開得勝。他們一共獲得了37種放射性同位素,同時還發現了慢中子效應——中子速度變慢以後反而更容易被原子核所獲得。費米因此獲得1938年的諾貝爾化學獎。

    費米開始轟擊當時排在元素周期表上最後的一個元素鈾,按照通常規律,原子核吸收一個中子後,放出β粒子,變成元素周期表中下一個位置的元素的原子核。費米推測,鈾吸收中子後,很可能會變成周期表中尚未有的超鈾元素。果然,在他們得到的產物中,有一種新的放射性元素,費米稱它為鈾X,認為它很可能是一種超鈾元素。

    鈾X的發現立即引起了轟動,許多物理學家、化學家紛紛投入這一角逐,試圖解開鈾X之謎。

    其中最著名的有約裏奧·居裏夫婦和他們的合作者、南斯拉夫化學家薩維奇;德國化學家哈恩和他的親密合作夥伴、奧地利籍女物理學家邁特納。

    1938年9月,伊倫·居裏和薩維奇應用放射化學方法仔細分析了中子轟擊鈾以後生成的產物,發現其中有一種放射性元素性質很接近鑭,而鑭的原子序數隻有57,與超鈾元素相去甚遠。可惜的是,他們沒有抓住這個矛盾深追下去,而是匆匆忙忙發表了實驗結果,又一次錯過了一個重大發現。

    12月17日,哈恩的助手斯特拉斯曼在辦公室翻閱新到的期刊,看到了伊倫·居裏的實驗報告,立即遞給哈恩。開始哈恩因學術上成見對論文不屑一顧,斯特拉斯曼隻好口述了論文最重要的地方,聰明的哈恩立即意識到,鈾X之謎就要解開,他連一支雪茄煙都沒有抽完,就和斯特拉斯曼一起向實驗室跑去。

    哈恩和斯特拉斯曼一連幾天做用中子轟擊鈾的實驗,經過反複精密的實驗,都表明核反應產物中沒有靠近鈾的元素,而是兩種大小相當的元素,其中之一是鋇。

    12月22日,他們把實驗報告寄給了德國《自然科學》雜誌。哈恩的心情十分矛盾,一方麵感到這是一個很重要的事實,有必要很快宣布,一方麵又感到實驗得出的結論與以往核物理實驗相矛盾,他甚至在把報告投入郵筒後,還想把它取出來。

    此時,哈恩想起了與他共事三十多年的邁特納,她才華橫溢,有敏銳的批判眼光。由於她有猶太血統,在德國占領奧地利後不得不逃到瑞典避難。哈恩把實驗結果連同他的疑問全都寫信告訴了邁特納。

    邁特納接到信後,立即意識到哈恩工作的重大意義。當時,她的侄子、在玻爾實驗室工作的弗立希正好來看望她,兩人對這個實驗進行了熱烈的討論,他們從玻爾不久剛提出的原子核的液滴模型受到啟發,得出結論,鈾的原子核受到中子轟擊後,分成了兩半,並用愛因斯坦的質能公式估算出核裂變時放出的能量大得驚人。

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