——原子核裂变的发现
上回说到玻尔来访,给爱因斯坦带来一个重要消息。要知这条消息是什么,还得从这条消息的来源说起。
自从卢瑟福第一个用α粒子做“炮弹”轰击原子得到质子以来,许多科学家都感到这是一条通往原子核内的大道,于是纷纷向原子核开炮,希望能看到过去没有发现的东西。1932年,英国物理学家詹姆斯·查德威克用α粒子轰击铍,得到一种不带电的粒子——中子。有趣的是,卢瑟福用α粒子轰击氮,氮原子变成了氧原子,查德威克轰击铍时,铍原子变成碳原子……要是这样一直轰击下去,还能发现多少秘密呢?元素之间一定还有我们未知的重要规律。
在人们向原子大进攻的炮击战斗中有一位女炮手,她就是居里夫人的女儿伊伦娜。1933年(就是爱因斯坦流亡美国的那一年),她和自己的丈夫约里奥一起用α粒子轰击铝,却得到了一种自然界并不存在的同位素——磷的放射性同位素,从而发现了人工放射性。伊伦娜和她的丈夫因此而获得诺贝尔奖。居里夫人很为自己的孩子已经成长为有出息的物理学家而高兴,她深知这个发现所启示的重大意义,可惜由于她长年接触放射性而得了不治之症,几个月后便不幸去世,卢瑟福亲自为她写了讣告。
居里夫人在指导女儿伊伦娜做实验
在英国、法国所进行的这些工作现在由一位意大利人来接班了,他叫费米(1901—1954年)。
费米小时候就已表现出非凡的才能,他父亲的一位同事便有意识地培养他,给他读数学、物理方面的书。当他还是一位17岁的中学生时就具备大学研究生的水平了。后来他在比萨大学读书,这个伽利略当年生活过的地方处处给他以科学的召唤。他每次走过那个世界闻名的斜塔,都肃然起敬,伫立片刻。大凡一个人成才之前总要有一个巨人将他托上自己的肩膀,费米也是这样。这时罗马大学物理实验室主任柯比诺认定,费米就是复兴意大利物理的希望,专门在罗马大学设了一个理论物理学讲座,聘请26岁的费米来任首席教授。费米在自己周围很快团结了一批青年物理学家,他们自信伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。
费米
不久,伊伦娜用α粒子轰击原子核获得人造同位素的消息传到了罗马。好个聪明的费米,他想我不能总跟在人家后面,你用α粒子,我就用中子。α粒子带正电荷,原子核也带正电荷,它们间的斥力必然要抵消一部分冲击力,而中性的中子正可避免这个缺点。于是他又找到了一种轰击原子核的新炮弹。
大凡科学家们每找到一种新武器就如同孩子得到一个新玩具一样,玩得不肯放手。费米这一群人虽已是物理学家,但论年龄都还是些小伙子呢,他们现在玩起这新鲜的“中子炮”来哪肯罢休。中子从哪里来呢?最好是用镭放射的α粒子轰击铍制得。但当时1克镭要3.4万美元。他们这个新组建的小组绝对买不起。费米就用氡来代替镭,不过氡的半衰期只有四天,需要经常更换。他们就用这门简陋的“大炮”对着所有能找到的元素狂轰一气,看看有什么变化。这个劲头就像当年戴维刚发明了电解法,本生刚发明了光谱分析法一样,每种原子身上都要过一刀。果然这新法就是厉害,他得到了许多自然界中不存在的同位素。例如,从普通的钠得到放射性钠,从普通的碘得到放射性碘,从氯得到放射性磷,从硅得到放射性铝等。
但是,当他们把这门“大炮”对准铀时却得到一种想不到的结果。好像经轰击后,铀中产生的放射性元素不止一种,但每一种的数量又极其微小。这群年轻人都是物理学家,他们在化学知识方面不足,无法鉴别新元素。他们猜想,一定制成了一种过去不曾发现过的新元素。铀的原子序数是92号,这种新元素就叫它“93号元素”吧。到底这是不是一种新元素,我们暂且按下不表。