通往原子弹之路

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1、曠古未見的美麗毒花------------通往原子彈之路第一部原子群星閃耀時原子群星閃耀時原子分裂了鈾﹐Uranium﹐原子序數92﹐銀白色金屬……1789年被德國化學家克拉普羅特﹙MartinHeinrichKlaproth﹚發現﹐並以1781年新發現的天王星﹙Uranus﹚命名。1841年法國化學家佩利若﹙Eugene-MelchoirPelgot﹚用鉀還原四氟化鈾首次製得金屬鈾……主要存在於瀝青鈾礦中﹐在波希米亞和比屬剛果儲量豐富。化學性質與鐳近似﹐工業用途不大﹐主要用於鐘表的夜光塗面與陶瓷生產……──不列顛百科全書﹐1936年版

2、不列顛百科全書的優點在於﹐它的內容是每年更新一次的﹐這樣就可以隨時收進最新的科學發現﹐並更正過去的謬誤﹐比如鈾元素的用途。愛因斯坦已經在1936版百科全書出版前10多年就論證了質能轉換的可能性﹐雖然他在論文裡並沒有指出如何實現這種轉變﹐但是以德國為首的歐洲頂級物理學家和化學家都在嚮這個方嚮進行探索。1932年﹐英國科學家查德威克﹙JamesChadwick﹚在劍橋大學實驗室用α粒子轟擊鈹元素時發現了一種新的基本粒子﹐其導師盧瑟福將其命名為中子。1933年9月﹐正準備從歐洲流亡到美國的匈牙利猶太裔科學家西拉德﹙LeoSzilard﹚在倫敦

3、街頭散步時﹐受《泰晤士報》上刊登的一篇盧瑟福論文的啟發﹐忽然在腦子裡湧現出鏈式反應的概念﹐於是立即展開了試驗。1934年1月﹐弗雷德里克·約里奧和伊雷娜·居里夫婦通過用α粒子轟擊鋁元素的方法在法國製造出了人工誘導放射同位素。α粒子是帶正電荷的氦核﹐它們作為核炮彈的效率取決於其自身攜帶的正電荷的影響﹐因為原子核周圍帶負電的電子會使其速度放慢﹐這樣它們在其經過的極短的路程上碰撞一個原子核的機會是微乎其微的。另一方面﹐如果一個α粒子最終碰撞到原子核﹐那麼因為兩者都帶正電荷﹐排斥力也會使這種碰撞效果大為降低。電子的數目和原子核正電荷的數目在較重

4、的元素內要大一些﹐這也是為什麼用α粒子轟擊重元素無效的原因。一位元年輕的義大利物理學家費米﹙EnricoFermi﹚讀到了約里奧－居里夫婦的研究報告後﹐決定試用中子來轟擊原子核﹐因為中子不帶電﹐既不會被電子所吸引﹐也不會被原子核所排斥。在義大利衛生部﹙該部嚮費米提供了1克鐳﹐當時價值67萬里拉﹐約合3.4萬美元﹚的支援下﹐他用放射性氣體氡﹙鐳的天然衰變產物﹚和鈹粉混合在一起﹐氡衰變時放出的α粒子轟擊鈹使其產生中子。費米按照元素週期表用中子轟擊各種元素﹐從氫開始﹐一直轟擊到氟才產生第一種放射性同位素。1934年5月﹐當他轟擊到第92號元素

5、──鈾的時候﹐發現它被啟動了﹐產生了一種自然界沒有的新元素﹐即第93號元素﹐這種元素在地球上並不存在﹐因為它是不穩定的。1934年10月22日﹐費米將裝有放射性鈹同位素﹙中子源﹚的銀筒﹙銀是轟擊對象﹚放入石蠟中﹐發現的銀同位素的人工誘導放射性提高了100倍。費米認為﹐中子穿過石蠟時候與石蠟中的質子﹙氫原子核﹚碰撞﹐失去一部分動能﹐使其速度減慢﹐這樣﹐費米製造出了人工誘導放射性的一個重要誘發源──慢中子。此時另外幾位科學家在英國和德國進行著同樣的工作。西拉德在英國的最初的試驗對像是鈹和銦﹐但是這兩種金屬在中子轟擊下毫無結果﹐於是也轉而研究

6、自然界最重的幾種元素──錒、釷、鏷和鈾。1936年﹐西拉德將鏈式反應的專利轉給了英國海軍部﹐隨後在1938年移居美國﹐就職于哥倫比亞大學。1938年年底﹐德國物理學家奧托·哈恩﹙OttoHahn﹚和斯特萊斯曼﹙FritzStrassmann﹚在柏林威廉皇帝物理研究院﹙KaiserWilhelmGesellschaft﹚的實驗室裡用中子轟擊釷232和鈾238元素﹐獲得了令人難以置信的成果﹕被慢中子轟擊的釷和鈾原子核發生裂變﹐從轟擊後的鈾粉殘片中檢測到了鋇和氪的痕蹟。由於這兩種元素的質子數加起來正好等於鈾的質子數﹙92﹚﹐所以哈恩推測某些鈾

7、原子已經被中子轟裂為兩部分。1939年1月6日和2月10日﹐哈恩在德國的《自然科學》雜誌﹙Naturwissenschaften﹚上公佈了這一現象。曾經和哈恩一道在威廉皇帝物理研究院實驗室共事的還有奧地利女物理學家邁特納﹙LiseMeitner﹚﹐但因為她是猶太人﹐所以德奧合併後失去了奧地利國籍﹐成為無國籍保護的猶太難民﹐並面臨被納粹黨棍們逮捕的威脅。在威廉皇帝物理研究院這一“日爾曼物理學”的聖堂中並沒有其一席之地﹐於是邁特納在幾個友人幫助下帶著她的量子物理學或曰“猶太物理學”的研究成果逃往瑞典。德國人最終將自食其果。在二戰爆發之前﹐德

8、國曾經是諾貝爾獎獲得者最多的國家﹐德語是歐洲科學界的通用語言﹐德國的哥廷根大學曾是與牛津、劍橋並稱的歐洲頂尖學府﹐德國另兩位元最著名的原子物理學家海森堡﹙WernerHeisenberg﹚和玻恩﹙MaxBo