發(fā)現(xiàn)核裂變
1938年的一個冬夜，萬籟俱寂。一位老人在柏林威廉大帝化學(xué)研究所的辦公室內(nèi)點燃了一支雪茄。這位老人就是德國放射化學(xué)家哈恩，此時，一幀幀記憶在老人緊鎖的眉頭前浮現(xiàn)。
——1896年法國的貝克勒爾觀察到含鈾礦物能使照相底片感光，由此發(fā)現(xiàn)了放射性；1919年英國的盧瑟福用放射性物質(zhì)放出的帶電粒子轟擊原子核，實現(xiàn)了人工核反應(yīng)；1932年英國的查德威克通過實驗發(fā)現(xiàn)原子核內(nèi)存在中子……核科學(xué)的發(fā)展突飛猛進，令人振奮。
——1938年，意大利的費米公布用中子作“炮彈”轟擊鈾的結(jié)果，認為發(fā)現(xiàn)了神秘產(chǎn)物——在元素周期表中比鈾更靠后的“超鈾元素”。當年夏天，約里奧·居里夫人重復(fù)了費米的實驗后，推測“轟擊”后的神秘產(chǎn)物可能是鑭。然而，自己和斯特拉斯曼的實驗分析結(jié)果表明，產(chǎn)物應(yīng)該是原子量只比鈾的一半多一點的鋇，而且這一結(jié)果只可能在鈾核發(fā)生分裂時才會產(chǎn)生。雖然在化學(xué)上可以確信自己沒錯，但在物理上又難以判定。想到這兒，哈恩老人又感到了困惑。
雪茄燃盡，哈恩突然想起了曾與自己長期合作的奧地利女核物理學(xué)家邁特納，于是鋪開信紙，奮筆疾書，向邁特納說明了自己的實驗結(jié)果和想法。遠在瑞典斯德哥爾摩物理實驗室的邁特納和她的外甥弗里斯接到來信后，很快在物理上論證了類似生物學(xué)中細胞有絲分裂的核裂變現(xiàn)象。從此，核裂變的發(fā)現(xiàn)得到了科學(xué)家們的證實和全面深入的研究。
開啟核能時代
根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，每個鈾核裂變時放出的能量，能夠使一顆米粒兒跳動到肉眼可見的程度；而一克重的鈾235全部裂變釋放的能量如果用焦耳來衡量，就是8以后有10個0，即80000000000焦耳，1焦耳的能量可使1瓦的二極管發(fā)光1秒鐘！核裂變所釋放出的巨大能量，引起了科學(xué)家們的強烈興趣。
與核裂變發(fā)現(xiàn)失之交臂的費米躊躇滿志，帶領(lǐng)一批科學(xué)家在美國芝加哥大學(xué)的一個室內(nèi)網(wǎng)球場建起了世界上第一座反應(yīng)堆——芝加哥一號（CP-1）。反應(yīng)堆的直徑為7米，石墨與鈾層疊布置57層，整個反應(yīng)堆高6米。當反應(yīng)堆中的中子經(jīng)過石墨減速，慢悠悠地經(jīng)過鈾核附近時，一不小心就會撞上去。之后鈾核會裂變成兩個較輕的部分，同時放出大概兩到三個中子，它們又將引起下一次裂變；如此循環(huán)下去導(dǎo)致發(fā)生了鏈式反應(yīng)。反應(yīng)堆里還插著一根能吸收中子的鎘棒，調(diào)節(jié)它的插入深度，就能夠控制核裂變的反應(yīng)速率。
1942年12月2日下午，隨著費米一聲令下，鎘棒從反應(yīng)堆中緩緩抽出，計數(shù)器“咔咔”作響，說明有中子產(chǎn)生。接著停止抽棒，計數(shù)器的聲音此起彼伏，中子持續(xù)產(chǎn)生，鏈式反應(yīng)開始了。在場的人們屏住呼吸，注視著儀器。當再次將鎘棒插入反應(yīng)堆中的時候，計數(shù)器響聲逐漸消失。盡管這次試驗中核裂變產(chǎn)生的功率只夠點亮一盞小電燈泡，但是鏈式反應(yīng)順利完成。
“意大利航海家已經(jīng)登上了新大陸”，參加試驗的科學(xué)家們通過電話密語興奮地向當局報告了喜訊。的確，這一成就標志著人類實現(xiàn)了第一次自持鏈式裂變反應(yīng)，開始了受控的核能釋放。人類利用核能的時代開始了！
?。ㄗ髡呦岛丝茖W(xué)與技術(shù)專業(yè)博士劉志弢）
