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。下面摘自他们发表这个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。）

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验。(https://www.daowen.com)

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

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很短的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。

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