發(fā)現(xiàn)核裂變
1938年的一個(gè)冬夜，萬(wàn)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(diǎn)燃了一支雪茄。這位老人就是德國(guó)放射化學(xué)家哈恩，此時(shí)，一幀幀記憶在老人緊鎖的眉頭前浮現(xiàn)。
——1896年法國(guó)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(guó)的盧瑟福用放射性物質(zhì)放出的帶電粒子轟擊原子核，實(shí)現(xiàn)了人工核反應(yīng)；1932年英國(guó)的查德威克通過實(shí)驗(yàn)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(jìn)，令人振奮。
——1938年，意大利的費(fèi)米公布用中子作“炮彈”轟擊鈾的結(jié)果，認(rèn)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(dāng)年夏天，約里奧·居里夫人重復(fù)了費(fèi)米的實(shí)驗(yàn)后，推測(cè)“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(shí)驗(yàn)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(diǎn)的鋇，而且這一結(jié)果只可能在鈾核發(fā)生分裂時(shí)才會(huì)產(chǎn)生。雖然在化學(xué)上可以確信自己沒錯(cuò)，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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果和想法。遠(yuǎn)在瑞典斯德哥爾摩物理實(shí)驗(yàn)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(xì)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(shí)和全面深入的研究。
開啟核能時(shí)代
根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程，每個(gè)鈾核裂變時(shí)放出的能量，能夠使一顆米粒兒跳動(dòng)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(gè)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(qiáng)烈興趣。
與核裂變發(fā)現(xiàn)失之交臂的費(fèi)米躊躇滿志，帶領(lǐng)一批科學(xué)家在美國(guó)芝加哥大學(xué)的一個(gè)室內(nèi)網(wǎng)球場(chǎng)建起了世界上第一座反應(yīng)堆——芝加哥一號(hào)（CP-1）。反應(yīng)堆的直徑為7米，石墨與鈾層疊布置57層，整個(gè)反應(yīng)堆高6米。當(dāng)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(shí)，一不小心就會(huì)撞上去。之后鈾核會(huì)裂變成兩個(gè)較輕的部分，同時(shí)放出大概兩到三個(gè)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?zhǔn)椒磻?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(fèi)米一聲令下，鎘棒從反應(yīng)堆中緩緩抽出，計(jì)數(shù)器“咔咔”作響，說明有中子產(chǎn)生。接著停止抽棒，計(jì)數(shù)器的聲音此起彼伏，中子持續(xù)產(chǎn)生，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)開始了。在場(chǎng)的人們屏住呼吸，注視著儀器。當(dāng)再次將鎘棒插入反應(yīng)堆中的時(shí)候，計(jì)數(shù)器響聲逐漸消失。盡管這次試驗(yàn)中核裂變產(chǎn)生的功率只夠點(diǎn)亮一盞小電燈泡，但是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)順利完成。
“意大利航海家已經(jīng)登上了新大陸”，參加試驗(yàn)的科學(xué)家們通過電話密語(yǔ)興奮地向當(dāng)局報(bào)告了喜訊。的確，這一成就標(biāo)志著人類實(shí)現(xiàn)了第一次自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，開始了受控的核能釋放。人類利用核能的時(shí)代開始了！
?。ㄗ髡呦岛丝茖W(xué)與技術(shù)專業(yè)博士劉志弢）
