原子核裂变的发现

原子核裂变的发现 1938年秋天，玻尔告诉费米说，费米将最可能获得这年度的物理学诺贝尔奖。这是一个 没有先例但却是有意的、在那特殊情况支配下机密的泄露。于是，费米决定借此机会离开意 大利。在斯德哥尔摩接受了诺贝尔奖后，他带了夫人和孩子就直接去了纽约。早就盼望他去 的哥伦比亚大学——这所他曾访问过的学校热情地欢迎了他。 玻尔在去普林斯顿作演讲的途中，告诉了费米令人振奋的关于哈恩和斯特拉斯曼发现核 裂变的消息，它几乎就在费米于斯德哥尔摩接受诺贝尔物理学奖的日子里完成。其时费米刚 刚到达纽约。费米对此却全然不知。哈恩和斯特拉斯曼在用中子轰击铀的生成物中发现了放 射性的钡，对此他们大为震惊，然而实验又是极其严密的，结果毋庸置疑。下面摘自他们发 达这发现时的那份报告中的评注: 作为这些研究的结论是，我们必须更改在以前的蜕变方式中所提到的物质名字，把以 往叫做镭、锕、钍的元素改称为钡、镧和铈。作为接近核物理学家的核化学家，我们很不愿 意迈出了和所有以前原子核物理学的经验相抵触的这一步。 当然，哈恩仍然是我们在加拿大时遇见过的那位哈恩，那时他是卢瑟福的首批追随者 之一;弗里茨?斯特拉斯曼(生于1902年)是哈恩的学生。尽管他敌视纳粹分子，但仍设法维 持着他在德国皇家研究所的工作。哈恩在发现核的裂变时已经五十九岁了。至此，他用他的 最重要的发现冠冕了他那杰出的科学生涯。然而，使他深感遗憾的是:莉斯?迈特纳，这位 他多年的合作者，包括从事中子轰击铀的生成物方面的研究，当时没有和他在一起(图10(4 ，10(5)。尽管他化了很大力量，许多别的重要科学家也作了努力，来保护这位高贵而文雅 的莉斯免受希特勒的种族仇恨之灾，她还是不得不逃生别处。她曾设法留在柏林工作，一直 到希特勒侵吞了她的祖国奥地利。在奥地利被侵吞之后，她发觉自己的生命已处于危险境地 。在一些德国朋友的帮助之下，通过荷兰逃离了德国，到了瑞典，并在这个国家里暂住了下 来。哈恩在一确信了他的这一使人吃惊的实验是事实之后，就立即给她写了封信。迈特纳在 她侄儿奥托?费里希于圣诞节来拜望她时，给他看了那封信。(前面我们已经遇到过这位斯 特恩的合作者弗里希了。) 图10.4 莉斯(迈特纳(1878——1968)于1937年。她是普朗克的助手，尔后在柏林的皇家 研究所成为一名科学家。她研究过核物理的许多问题;在被迫离开纳粹德国之前，常和哈恩 在一起工作。在核裂变的发现上，她作出了重大贡献 图10.5 由中子产生的铀核裂变。两个碎片从含铀的垂直薄片分离开去。它们近乎水平的 径迹可以通过碰撞引起的细小侧向分支来识别 那时，弗里希也是一个在哥本哈根避难的难民。他和他的姑妈一时难以解释哈恩的实 验结果，但事实看来又是无可争辩的;它必须寻求一种解释。最后，他们终于恍然大悟:即 可能是铀核破裂成两大块碎片——裂变～ 他们这么说。这一现象早在1935年就由一位女化 学家爱达?诺达卡在评论我们在罗马的一些实验的小册子中提出过了。她不同意这种做法， 即我们没有证明铀没有破裂成两大块碎片。这篇报告对我们、对哈恩和迈特纳、对约里奥— 居里夫妇都是知道的，卡文迪许实验室以及其它地方也可能知道，然而却都没有及时意识 到。而且，诺达卡也从未去做有关符合她假设的相当简单的实险。 1939年1月里，裂变一经理解，弗里希就在连接了一个线性放大器的电离室中寻找并观 察到了由裂变碎片产生的巨大脉冲。这一实验的结果，证明了他们对哈恩和斯特拉斯曼的实 验结果的解释是正确的。许多其他物理学家随即也都证实了这一结果。就我所知，至少有四 或五个小组，他们在裂变公布不久的数天里，获得了实验证据。有人可能会问:在罗马，我 们为什么没有发现裂变?我们确实曾做过一个非常接近裂变情况的实验。为了能看到由中子 轰击铀产生寿命根短的α放射性，我们假设:这样做应会产生高能α粒子的。我们把一块铝 箔盖在样品上，用以阻止那长程的α粒子。结果我们并没有看到什么。如果我们把这张铝箔 拿开的话，我们是会看到由裂变碎片产生的巨大电离脉冲的。如果看到的话，人们不知道我 们是否会正确地解释它们。我曾听说在其它实验室里也做过这个实验，得出的结论是探测器 有毛病。一般来说，人们只对自己有思想准备的东西能认识，如同我们在X射线、中子和正 电子的例子中所看到的那样。