王東瑜

1938年，意大利物理學家費米因發(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，最終卻又導致了原子彈的產(chǎn)生。

用中子轟擊鈾

本世紀30年代初，中子被發(fā)現(xiàn)以后，科學家就利用它去轟擊各種元素，研究核反應。以意大利皇家科學院院士費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。當用中子轟擊時，他們發(fā)現(xiàn)鈾被強烈地激活了，并產(chǎn)生出好些種元素。他們認為，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。這是由于中子打進鈾原子核里，使鈾的原子量增加而轉變成的新元素。

費米的憂慮

費米等人關于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:“我認為我可以做出結論，這一元素的制成可予以確切的肯定?！?/p>

世界各國的報紙立即進行了轟動性的報道?！都~約時報》的大字標題是《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器出于政治的目的，鼓吹這是“法西斯主義在文化領域的勝利”。一家報紙竟然無中生有地說，費米曾把一小瓶93號元素獻給了意大利王后。

費米對此深感不安。他認為，在公開宣布發(fā)現(xiàn)93號元素之前，還需作進一步的研究。至于把這一發(fā)現(xiàn)歸結為法西斯文化的勝利，更使他厭惡。

出于一個科學家的責任感，費米向報界發(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，費米當時擁有的實驗設備簡陋得可憐，他的“精密試驗”困難重重。

意外收獲

關于93號元素問題，在各國科學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)物進行精確的分離和分析。

1934年10月，費米研究小組未解決這個謎團，卻意外地取得另一項重大發(fā)現(xiàn):中子在到達被輻照物質(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。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籃一樣。使用“慢中子”轟擊原子核很快被各國科學家采用。

1935年10月，意大利入侵阿比西尼亞，國家進入戰(zhàn)爭狀態(tài)。費米研究小組解體。費米的妻子是猶太人，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，費米接到來自斯德哥爾摩的電話，瑞典科學院宣布費米獲得諾貝爾物理學獎的獎狀:

“獎金授與羅馬大學恩里科·費米教授，以表彰他認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?！?/p>

這里的“新的放射性元素”就是有爭議的“93號元素”。

費米攜帶全家前往斯德哥爾摩領獎后，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，德國威廉皇家化學研究所的兩位化學家哈恩和斯特拉斯曼，與女物理學家梅特涅合作，試驗用慢中子轟擊鈾元素，而且用化學方法分離和檢驗核反應的產(chǎn)物，獲得了令人難以置信的結果: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》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。費米的試驗結果被推翻了，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果，提出一個新理論:當鈾核裂變時，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！