沿著前人的路發(fā)現(xiàn)新風(fēng)景

文／陳冠文

在他人的研究中，尤其是最新的研究成果中，常常有許多未被發(fā)現(xiàn)的“盲區(qū)”，值得人們?nèi)ネ诰颉⑷U展?？萍脊ぷ髡弑仨毶朴诓蹲?、理解和接受新思想、新事物，從而激發(fā)自己的創(chuàng)造力，最終在獲得新發(fā)現(xiàn)。

大學(xué)畢業(yè)前，居里夫人在李普曼教授的實驗室，從事各種鋼鐵的磁性研究。1896年，大學(xué)畢業(yè)后，她決心考博士，并準備重新確定自己的研究方向。

恰好那一年，法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)一種鈾鹽能自動地放射出一種性質(zhì)不明的射線。這引起居里夫人的極大興趣。于是，她選定“對放射性物質(zhì)的研究”作為自己新的研究方向。

1897年，居里夫人開始了對放射線性質(zhì)及其來源的實驗研究。她通過實驗判斷：放射性是原子的特性；除鈾以外其他元素也可能具有放射性。不久，她就發(fā)現(xiàn)了另一種放射性元素——釷。兩年后，她又從瀝青礦渣中提煉出比鈾和釷的放射性更強的放射性元素鐳，從而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

有趣的是，1934年1月，費米小組在得知居里夫人的女兒和女婿——約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的消息后，也沿著他們的研究方向進行深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了“慢中子效應(yīng)”。

1934年，他們開始進行人工放射性實驗：用中子轟擊的各種金屬制成空心圓筒，再把圓筒放進鉛盒，用蓋革計數(shù)器對被中子轟擊的金屬所輻射出的粒子進行計數(shù)。

當(dāng)年10月的一天，費米小組在做中子源放出的中子打擊銀圓筒時，蓬泰科爾沃突然看到一個奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)把銀圓筒分別放在鉛盒中央和一角時，銀的放射性有明顯的不同。以后幾天，他們又發(fā)現(xiàn)，裝著放射源的銀筒周圍的東西都會影響銀的放射性。

10月22日早上，他們把中子源放在一個在石蠟塊上挖出的孔里，再用來輻射銀圓筒時，發(fā)現(xiàn)蓋革計數(shù)器不停的“咔咔”響。奇怪，石蠟竟把放射性的聽覺感應(yīng)提高了100倍。

為什么用石蠟阻擋中子輻照銀圓筒時，會使銀產(chǎn)生如此強的放射性呢？

費米經(jīng)過周密研究和深入思考之后，認為，石蠟里含有大量的氫，氫核是具有與中子質(zhì)量基本相同的質(zhì)子。當(dāng)中子源被封在石蠟塊里時，中子就已經(jīng)擊中了石蠟中的質(zhì)子，因而失去了一部分能量，所以運行速度就慢了下來。中子擊中石蠟中的中子越多，失去的能量越多，它的速度就會越慢。因而被銀原子俘獲的機會也越多。

費米想，如果是這樣的話，那么任何含氫成分多的物質(zhì)都應(yīng)該具有與石蠟相似的效果。這時，他想到了含氫多的水，進而又想到了實驗室后面花園里的金魚噴水池。

于是，在10月22日下午，他們把中子源和銀圓筒帶到了水池旁，在水下進行中子轟擊銀圓筒的實驗。結(jié)果，證實了費米的理論解釋：水把銀的人工放射性增加了許多倍。這就是著名的、被稱為“現(xiàn)代科技史上最動人、最有詩意”的金魚池實驗。

后來，費米用慢中子——能量小于1電子伏的中子打擊天然鈾，發(fā)現(xiàn)了鈾的嬗變。

慢中子的發(fā)現(xiàn)，使人們有了轟擊元素的又一有效武器。費米領(lǐng)導(dǎo)的小組，于1942年12月2日在美國首次建成了可以控制的核裂變反應(yīng)裝置，即原子反應(yīng)堆。蘇聯(lián)則在1954年6月首次建成了原子能發(fā)電站……

費米等人發(fā)現(xiàn)的慢中子效應(yīng)，不但有重大的理論意義，而且有著重要的實用價值。