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重核裂变的发现 人工放射性引起的重要事件是重核裂变的发现，但是人们对重核裂变的认识却有一个曲折过程。 费米的中子实验 费米（Enrico Fermi， 1901—1954）是意大利物理学家，1926年时只有25岁，就当上了罗马大学理论物理学教授。1927年曾提出一种统计理论（即费米一狄拉克统计），在微观世界有广泛运用，是核物理学的理论基础之一。1933年，费米提出β衰变理论。在国际上享有很高声望，国内成了意大利振兴物理学的中坚人物。由于他的努力，罗马在30年代成了世界上又一个物理学研究中心。 1934年约里奥一居里发现人工放射性的消息传到罗马，使费米想到用中子作为人射粒子要比α粒子有效得多。这个想法实际上早在1920年卢瑟福就提出过。费米预计到，困难在于中子不会自发地由物质发射出来，还要靠α粒子轰击某些元素。例如被，这个过程只有十万分之一的几率，即十万个α粒子才能激发一个中子。这样低的效率，当然很难保证一定成功。正好这时费米的理论工作有一段空闲，他决心亲自试试。因为只有实践才能取得第一手资料。 费米周围有一批合作者，例如：西格雷（E．Segr6）、阿玛尔迪（E．Amaldi）、拉塞第（F．Rasetti），后来还有达哥斯廷诺（O．D′Agostino）。他们大多是实验家。费米在他们的协助下，用镭射气和被作为中子源，按着周期表的顺序依次轰击各种元素。他的目的显然是要检测中子作人射粒子的有效性，以及在中子轰击下产生放射性的可能性。1934年3月25日寄出了第一篇通信，报导在轻元素中获得了人工放射性，其中包括氟和铝。 费米小组继续进行实验，他们用中子辐照了68种元素，其中有47种产生了新的放射性产物。 费米原来想尽快结束实验，以便继续他的理论工作。那里知道竟出现了意想不到的事情，使费米小组作出了更大的发现。 是“超铀元素”吗？ 1934年夏天来到之前，费米小组依顺序用中子轰击当时所知的最重元素——铀23592U，得到了半衰期为13分钟的一种放射性产物。经过分析，测出这种产物的化学性质，发现它不属于从铅到铀之间的那些重元素。这个结果和用中子轰击其它重元素不一样，使费米等人大为惊异。其实，这就是最早出现的重核裂变现象。不过，从费米当时掌握的实验证据，难以作出这一判断，他们也不可能想到这种可能性。1934年5月，费米以《原子序数高于92的元素可能生成》为题，在《自然》杂志上发表这一信息，文中写道： “13分钟的放射性与很多重元素等同的否定证据，提示了这样的可能性：元素的原子序数也许大于92。如果它是93号元素，它应在化学上与锰及锌类似。这一假设在某种程度上还得到下列事实的支持：不溶于盐酸溶液的硫化铁可以携带着13分钟放射物沉淀下来。” 如果真是93号元素，那确是一件大事。大于92号的元素就叫做超铀元素。不过，费米并未作定论。可是这件事被意大利当时的法西斯政权利用，大肆宣传是法西斯主义在文化领域里的胜利。费米对此极为不满，郑重声明，尚须作若干精密实验，才能肯定93号元素的生成。 这个问题历经4—5年还没有查清楚，却有更多的事实对“超铀元素”的假说有利。欧洲好几个研究机构，特别是巴黎的居里实验室和柏林大学的化学研究所都肯定了费米的实验，甚至后来还陆续“发现”了94号、95号、96号以至97号元素。“超铀元素”的说法已经得到科学界的公认。某些教科书把它当作“新成就”列入教材，甚至1938年费米获诺贝尔物理奖时还把超铀元素的生成作为他的主要功绩之一。只有一位德国的女化学家，叫诺达克（F．Noddack）在1934年9月对费米的超铀元素假说表示怀疑，发表文章说：“可以想象，当重核被中子轰击时，该核可能分裂成几大块，这些裂片无疑将是已知元素的同位素，而不是被辐照元素的近邻。”但是她也只是一种猜测，既没有亲自动手做实验，也没有认真分析他人的结果。 后来判断，费米1934年的铀实验结果是很复杂的，确也含有超铀元素的成分，不过费米测量的不是这一部分。 发现慢中子的作用 1934年10月，费米小组又发现一新奇现象。阿玛尔迪等人正在辐照一块银制圆筒，圆筒中间是中子源，整个装置又放在防护用的铅盒内。他们发现，银的放射性随装置在铅盒中的位置而变动。鉴于铅是重元素，费米建议他们用质轻的材料，例如石腊试试。他们把大块石腊挖了个洞，把中子源放在里面，然后辐照银圆筒，没有想到，由于石腊的在场，银的放射性竟增大了百倍。再放到水下实验，证实水也有类似的作用。费米即时对这个现象作了解释，认为是氢核（即质子）与中子的质量相近，由于它的在场，中子碰撞后速度大大减慢。速度低，被原子核俘获的机会增多，因此放射性的生成也就大大增加。 认识到慢中子的作用，对重核裂变的发现提供了重要前提，