王東瑜

1938年，意大利物理學(xué)家費(fèi)米因發(fā)現(xiàn)“93號元素”獲諾貝爾物理獎。然而授獎儀式剛剛結(jié)束，新的發(fā)現(xiàn)就證明這不過是一場錯誤。這場錯誤，最終卻又導(dǎo)致了原子彈的產(chǎn)生。

用中子轟擊鈾

本世紀(jì)30年代初，中子被發(fā)現(xiàn)以后，科學(xué)家就利用它去轟擊各種元素，研究核反應(yīng)。以意大利皇家科學(xué)院院士費(fèi)米為首的一批青年人，干得最起勁。他們按照元素周期表的順序，從頭到尾地轟擊已知的各種元素，看看都會發(fā)生什么情況。

1934年，元素周期表上最后一個是92號元素鈾。當(dāng)用中子轟擊時，他們發(fā)現(xiàn)鈾被強(qiáng)烈地激活了，并產(chǎn)生出好些種元素。他們認(rèn)為，在這些鈾的衰變產(chǎn)物中，有一種是原子序數(shù)為93的新元素。這是由于中子打進(jìn)鈾原子核里，使鈾的原子量增加而轉(zhuǎn)變成的新元素。

費(fèi)米的憂慮

費(fèi)米等人關(guān)于93號新元素的實驗報告發(fā)表后，意大利參議員科比諾發(fā)表公開演說:“我認(rèn)為我可以做出結(jié)論，這一元素的制成可予以確切的肯定。”

世界各國的報紙立即進(jìn)行了轟動性的報道?！都~約時報》的大字標(biāo)題是《意大利人以轟擊鈾的方法制成第93號元素》。意大利法西斯宣傳機(jī)器出于政治的目的，鼓吹這是“法西斯主義在文化領(lǐng)域的勝利”。一家報紙竟然無中生有地說，費(fèi)米曾把一小瓶93號元素獻(xiàn)給了意大利王后。

費(fèi)米對此深感不安。他認(rèn)為，在公開宣布發(fā)現(xiàn)93號元素之前，還需作進(jìn)一步的研究。至于把這一發(fā)現(xiàn)歸結(jié)為法西斯文化的勝利，更使他厭惡。

出于一個科學(xué)家的責(zé)任感，費(fèi)米向報界發(fā)表了一個聲明:“我的研究工作已經(jīng)證明了有許多被中子轟擊的元素可以變成各種具有放射性的元素。制成第93號元素，在得到實際證明以前尚需完成無數(shù)次精密試驗。”

遺憾的是，費(fèi)米當(dāng)時擁有的實驗設(shè)備簡陋得可憐，他的“精密試驗”困難重重。

意外收獲

關(guān)于93號元素問題，在各國科學(xué)家中引起一場激烈而持續(xù)的爭論。有不少人肯定，也有不少人持懷疑態(tài)度。這場爭論遲遲沒有定論的原因是當(dāng)時缺乏一種有效的手段，可以對鈾元素受到中子轟擊后的產(chǎn)物進(jìn)行精確的分離和分析。

1934年10月，費(fèi)米研究小組未解決這個謎團(tuán)，卻意外地取得另一項重大發(fā)現(xiàn):中子在到達(dá)被輻照物質(zhì)之前，和含氫物質(zhì)中的氫原子核碰撞，速度大大降低；這種降低了速度的“慢中子”，更容易引起被輻照物質(zhì)的核反應(yīng)。這正如速度太快的籃球容易從框上彈出去，速度慢的的較容易進(jìn)籃一樣。使用“慢中子”轟擊原子核很快被各國科學(xué)家采用。

1935年10月，意大利入侵阿比西尼亞，國家進(jìn)入戰(zhàn)爭狀態(tài)。費(fèi)米研究小組解體。費(fèi)米的妻子是猶太人，在法西斯種族主義日益猖獗的年月里，費(fèi)米一家處境艱難。他對93號元素的研究也被迫中斷。

諾貝爾獎

1938年11月10日，也就是“93號元素”發(fā)現(xiàn)4年多以后，費(fèi)米接到來自斯德哥爾摩的電話，瑞典科學(xué)院宣布費(fèi)米獲得諾貝爾物理學(xué)獎的獎狀:

“獎金授與羅馬大學(xué)恩里科·費(fèi)米教授，以表彰他認(rèn)證了由中子轟擊所產(chǎn)生的新的放射性元素，以及他在這一研究中發(fā)現(xiàn)由慢中子引起的核反應(yīng)?！?/p>

這里的“新的放射性元素”就是有爭議的“93號元素”。

費(fèi)米攜帶全家前往斯德哥爾摩領(lǐng)獎后，沒有返回意大利，而是乘上了去美國的輪船。

不是“嬗變”而是“裂變”

就在這一年，德國威廉皇家化學(xué)研究所的兩位化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼，與女物理學(xué)家梅特涅合作，試驗用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學(xué)方法分離和檢驗核反應(yīng)的產(chǎn)物，獲得了令人難以置信的結(jié)果:鈾核在中子的轟擊下，分裂成大致相等的兩半，它們不是93號新元素，而是56號元素鋇!原子核的這一種變化現(xiàn)象過去還從未發(fā)現(xiàn)過。

1938年12月22日，也就是在諾貝爾獎頒發(fā)后的12天，哈恩把分裂原子的報告寄往柏林《自然科學(xué)》雜志，該刊1939年1月便刊出了那篇論文。論文說——

鈾核在中子的轟擊下，不是吸收中子嬗變?yōu)樾略雍?，而是發(fā)生裂變。費(fèi)米的試驗結(jié)果被推翻了，諾貝爾獎搞錯了!

然而，發(fā)現(xiàn)裂變不僅澄清了對試驗的解釋，它有更為重要的意義。

坦率的檢討

鈾核在中子的轟擊下一分為二，這意味著什么?

梅特涅女士和她的外甥瑪里茨研究了這一試驗結(jié)果，提出一個新理論:當(dāng)鈾核裂變時，一定會釋放出極大的核能，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能公式B=mc2計算，一個鈾核裂變時會釋放出兩億電子伏特能量！