2288-原子弹演义-第11部分

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　　　　卢瑟福的预言预示着，一个中性粒子——一个中子——如果存在的话，可能是探测原子核的最为有效的工具。　　　　
　　　　詹姆斯·查德威克理解不了老师所讲的深刻内容，因此对这一预言提出了异议。　　　　
　　　　当时，他正按照卢瑟福的要求做着把氮嬗变推广到重元素的工作。这是一项乏味而又艰辛的差事。实验需在黑暗中进行。因此，实验之前，查德威克必须使自己的眼睛得到调整，以适应黑暗。为此，他在室内放了一个大箱子，当别人在光亮中准备仪器时，他躲在里边，调节自己的视力，半小时过后，他便出来操作。　　　　
　　　　利用这段时间，师生二人进行了有意思的对话。查德威克在箱子里，卢瑟福便坐在箱子旁边一个凳子上。　　　　
　　　　卢瑟福首先说话了：“大多数物理学家满足于两种粒子在表面上的完全对称：一边是电子，一边是质子，一负一正。但我曾问自己并且不断地问自己：原子的结构究竟是怎样的？具体讲，究意怎样造成一个带有大的正电荷的大型的核？”　　　　
　　　　查德威克在箱子里搭话了：“于是，您就想到，存在一种中性的成分。”　　　　
　　　　“为什么不呢？”卢瑟福又讲话了。“周期表中，氢之后的最轻的一些元素到最重的元素，原子序数——核的电荷也就是质子数——同原子量是有差别的，你是不是注意到了这一点？差别由何而来呢？”　　　　
　　　　查德威克回答说：“当然。氦的原子序数是2，说明它有两个质子，可它的原子量为4；氮的原子序数是7，说明它有7个质子，可它的原子量为14；再往下去差别就更大：银分别为47和107，钡为56和137，镭为88和226，铀为92和235或238，如此等等……”　　　　
　　　　卢瑟福问：“为什么会是这样呢？”　　　　
　　　　查德威克道：“造成这一差别的原因是它们核内有更多的东西……”　　　　
　　　　卢瑟福道：“不错。”　　　　
　　　　查德威克：“就是说，一定存在有中子。”　　　　
　　　　卢瑟福：“对，惟一的问题是究意怎样去发现它……”　　　　
　　　　查德威克被说服了。他是这样一种人：只要认准了就去干，并且一定干到底。他投入了“怎样去发现它”的战斗。　　　　
　　　　他的性格也足以对付“怎样去发现它”的挑战。中子在通过物质时很少给自己留下痕迹。查德威克腼腆、安静、认真、可靠，整个一个人就活像是一个中子。　　　　
　　　　他的某些外表的特征也极似强有力的中子，高大、健壮、黝黑。　　　　
　　　　他额头很高，嘴唇很薄，有一个乌鸦嘴似的鼻子。　　　　
　　　　他的传记作者、也是他的同事说，“他有深沉的声音，不大懂得幽默，经常面带一种典型的暗笑”。他1891年出生在曼彻斯特南边的博灵顿镇。当他还是一个孩子时，他的父亲离开他们的家乡来到曼彻斯特开了一家洗衣店；似乎是查德威克的祖母把他带大的。他16岁时申请两项奖学金以备升入曼彻斯特大学，甚至在英国教育体制中这也算是年轻的，他两项都取得了，保持一项奖学金进入大学。


第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起查德威克开始“炼金”

　　　　查德威克进入了“炼金时代”。　　　　
　　　　但他从一开始就走错了路：用α粒子轰击氢。他以为，氢的结构单一，或许较容易地得到中子。可实际情况是：中性粒子拒绝了他的优宠，氢核则顽强地抗拒了他的攻击。　　　　
　　　　他陷入了死胡同，工作毫无进展。　　　　
　　　　卢瑟福有点失望了。量子理论焕发着青春而核研究却在停滞中。　　　　
　　　　1923年时，卢瑟福还在欢呼：“我们正生活在物理学的英雄年代！”可现在到了1927年，卡文迪许发出了他的叹息声：“甚至对于较轻的和被认为是最不复杂的原子的结构，我们所能做的也不超过猜测了……”　　　　　
　　　　事情一直到了1931年，卢瑟福60岁了。一项荣誉给他带来了喜悦：他被封为男爵。徽章上有新西兰鸵鸟鹬鸵图案做成的纹饰，右边支架是著有炼金术书的埃及的智慧之神赫托斯·特里斯美奇斯都的雕像，左边是一个执棍的毛利人，徽面上有两条象征放射性元素半衰期的曲线。　　　　
　　　　贺电和贺信像雪片一样飞来。老师J·J·汤姆生来了贺信，马可尼来了贺电，爱因斯坦来了贺电，玻尔来了贺电，哈恩、迈特纳……　　　　
　　　　庆祝活动使卢瑟福暂时忘记了攻取中子方面遇到铜墙铁壁所带来的苦恼。家庭庆祝活动很快地让卢瑟福重新拣起焦虑。在卢瑟福夫妇举行的由学生们单独参加的家宴上，卢瑟福开起了玩笑，看来像是恢复了诙谐的本性，其实，学生们都清楚，他是在借玩笑消愁，并且也借此鼓励大家干下去。他对大家说，他要讲一个未来诺贝尔奖获得者少年时的故事。他还没有开口，大家已经猜到，是要以查德威克做蓝本了。他道：“一个未来诺贝尔奖获得者大学入学考试，他本是要考数学的，可进入面试教室坐在老师前面时，却发现老师提了一个物理问题。他没有在乎，认为物理和数学有共通性，数学老师提一个物理问题也属正常。可令他困惑不解的是，从头到尾，老师提的都是物理方面的问题，数学题根本没有提到。为什么？他一时弄不清楚。”讲到这里，卢瑟福用上往常喜欢用的办法，向大家提出了问题：“为什么？哪个清楚？”　　　　
　　　　大家你看我，我看你，当然都乐着。　　　　
　　　　卢瑟福转向查德威克：“你自己回答好了。”　　　　
　　　　查德威克不好意思地说：“因为我排错了队。”　　　　
　　　　大家晓得查德威克的为人，即使像这样的欢快场合，他也是从来不讲假话的，于是，大家一起大笑了起来。　　　　
　　　　玛丽·卢瑟福是第一次听到查德威克这样的故事，也跟着大笑不止。然后问：“那次他是不是被录取了？”　　　　
　　　　卢瑟福回答说：“当然，要不，他如今怎么会在卢瑟福爵士麾下！”　　　　
　　　　然后，卢瑟福对查德威克讲：“后面的事你自己来跟大家讲一讲……”　　　　
　　　　查德威克讲起来，他充满了感激之情，但讲得自然朴实：“我改学了物理，自然是在曼彻斯特大学。第一年我感到恼火，班太大，嘈杂，令人感到头疼。第二年我听老师讲他在新西兰时的实验，我改变了对物理的印象。第三年，老师给了我一项研究计划。我天生胆小、怕羞，而且又赶上我发现那项计划中隐藏着一个严重障碍，我又不敢把它指出来，于是与老师发生了误会，老师以为我故意在绕过去。后来，是老师自己发现了那个障碍……”　　　　
　　　　这时，卢瑟福插进来道：“中国有一句古语：人非圣贤，孰能无过？我向学生道了歉……”　　　　
　　　　查德威克变得不好意思起来。　　　　
　　　　卢瑟福道：“讲下去……”　　　　
　　　　查德威克道：“再往下讲就离题了……”　　　　
　　　　卢瑟福：“离什么题？我让你讲的，就是《诺贝尔奖得主詹姆斯·查德威克略传》，讲！”　　　　
　　　　查德威克更加不好意思起来。　　　　
　　　　卢瑟福再次督促他：“讲！”　　　　
　　　　查德威克继续道：“1911年，我在曼彻斯特大学毕了业……”　　　　
　　　　卢瑟福：“你省略了一个情节。”　　　　
　　　　查德威克道：“以头等荣誉……”　　　　
　　　　卢瑟福：“这就对了。一个原本学数学的学生，学了物理，最后以头等荣誉毕业，此皆卢瑟福爵士之力也！”　　　　
　　　　众人笑了起来，并热烈地鼓起掌来。　　　　
　　　　查德威克继续道：“我留下攻读硕士学位，两年后得到硕士学位，并……”他看了卢瑟福一眼，卢瑟福故意不理他，他继续道，“得到一项重要研究奖金。此后，老师推荐我去了柏林，在盖革手下工作。在那里，我有幸认识了爱因斯坦、哈恩和迈特纳。而这时，战争插了进来。盖革应征入伍。我作为敌侨不能再呆下去了。盖革临行前，赠给我一张200马克的私人支票，要我买票赶快离开德国。但有些朋友劝我等一等，以免匆忙遇上德军军车。后来我买到了去荷兰的车票，但旅行社建议我走中立的瑞士。我听从了，留下来等合适的车次，但迟了。我因发表‘颠覆性言论’而被捕——那时，讲英语就被视为发表‘颠覆性言论’。我在柏林被关了10天，是盖革实验室出面我才得到释放。而出来之后我并没有得到自由——德皇政府命令对所有在德国的英国人实行战时拘留。我被关在了鲁雷木，四年，饥饿，冬季的严寒，寂寞……但我觉得自己成熟了。停战协定签定后，我回到了曼彻斯特，当时我手上只有11英镑，是老师再次接受了我……”　　　　
　　　　查德威克哭了起来。　　　　
　　　　大家都被感动了。　　　　
　　　　卢瑟福道：“这就是一个未来诺贝尔奖获得者的青年时代。它，连同传主的不屈不挠的精神和勤奋品格，会有报偿的！”


第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起看到了新访客认作老朋友

　　　　无论在“核物理的史前时期”还是在“核物理的历史时期”，这门科学每前进一步，几乎都离不开法国“居里家族”所做出的贡献。只是，他们似乎总是命运不佳，往往是：他们的成果总是后人一步。在大多数情况下，他们起到了搭梯的作用。因此说，他们的功劳是不可磨灭的。　　　　
　　　　这次他们“看到了新访客，可认作了老朋友”——他们看到了中子，可他们把它们依然当成了γ射线。这表明，他们又在发现中子的门槛前停了下来。　　　　
　　　　在卢瑟福和查德威克苦苦寻找中子而无果的时候，在巴黎，居里家族却与中子碰了面。　　　　
　　　　1928年，德国物理学家瓦尔特·博特和他的学生赫伯特·贝克尔用α粒子轰击铍，实验中出现了“不名能量”。他们的实验结果公布后引起科学家们的广泛关注，纷纷起来为多出的能寻找来源。　　　　
　　　　居里家族捷足先登。　　　　
　　　　这时，居里家族的主要成员除玛丽·居里之外，还有她的女儿艾琳纳·居里和女婿弗雷德里克·约里奥。艾琳纳·居里和弗雷德里克·约里奥于1927年结婚。　　　　
　　　　这期间，玛丽·居里在法国政府的资助下创建了镭研究所。研究所得天独厚的条件是有丰富的钋源。这是因为，当时各国的医生都用氡治疗癌症。而氡在一定的时间里就会自然衰变为三种同位素，钋就是其中的一种。这样，许多医生为了对发现镭的玛丽·居里表示敬意，就把氡的衰变物送到巴黎的镭研究所。正好，艾琳纳·居里和弗雷德里克·约里奥已经掌握了氡的衰变物的分离技术，因此，他们很容易地将钋从混合物中提炼出来。他们手上有了大量的钋。钋是轰击铍的有效放射源。　　　　
　　　　很快他们就有了第一批实验结果，发现铍的辐射要比博特、贝克尔公布的辐射穿透力强——测得的辐射能量为进行轰击的α粒子能量的三倍。　　　　
　　　　他们进一步实验，目的是检查铍辐射能不能像α粒子那样，在物质中打出质子来。他们在电离室内装了一个小窗子，然后把不同的材料紧靠在窗口的辐射通道上。他们试了含有氢的石蜡等。这没有让他们发现什么质子。但是，当把石蜡等薄片放近窗口时，他们观察到了一种现象：　电离比平常时大了起来。这引起了他们的注意。他们随后做了一系列的实验，最后得出结论：电离的增加，是含氢物质放出质子的结果。就是说，这是铍辐射和氢原子核之间的“弹性碰撞”，犹如台球或玻璃弹子的碰撞。　　　　
　　　　这意味着什么呢？　　　　
　　　　如果下一步走对了，居里家族就得到了发现中子的优先权。　　　　
　　　　可惜的是，他们走错了路，认错了人，把一个来访的新客，当成了旧相识。　　　　
　　　　他们没有读过卢瑟福的贝克尔讲演，因为在他们的经验中，这种讲演往往是以前报道过的工作的重复叙述。卢瑟福以往的工作论述，他们都知道了，因此，没有必要再花时间去阅读它。因此，他们还没有想到存在一种中性粒子的可能性。　　　　
　　　　他们仍然保持他们原来的信念，认为从铍产生的有穿透力的辐射只能是γ辐射，而不可能是别的什么。　　　　
　　　　1932年1月18日，约里奥—居里夫妇把他们的发现，即石蜡被铍辐射轰击时放出的高速质子，报告给了法国科学院。他们随即发表了论文，题目是：《含氢物质被强γ射线照射时放出高速质子》。


第一部分：核物理界又一颗巨星冉冉升起认出了中子

　　　　查德威克看了居里家族的报告后说：这是不可能的。他改变了方向，立即把一种新的粒子抓住了。他完成核物理学划时代的发现——认出了中子　　　　
　　　　这可能吗？使铍产生这一效应的如果是γ射线，那就犹如一个玻璃弹子，无论它能量多大，也不可能使一颗射来的摧毁性炮弹发生偏转。　　　　
　　　　γ射线可以偏转电子。这已被美国实验物理学家阿瑟·霍利·康普顿所证实，并以发现者的名字标为“康普顿效应”。　　　　
　　　　但质子的质量比电子大1836倍，因此，γ射线便难以推动质子。而如果质子真的被推动了，那推动它的一定是别的什么。　　　　
　　　　2月初，约里奥—居里夫妇的论文到了卡文迪许。　　　　
　　　　查德威克吃惊了：这是不可能的！　　　　
　　　　他立即把消息告诉了卢瑟福。长期以来，卡文迪许形成了一个习惯，每天上午11点前后，大家要聚到卢瑟福那里，告诉他一切有意思的新闻，并讨论实验室在进行中的工作。当时还不到那一时刻，查德威克就跑去见卢瑟福，把约里奥—居里的观测告诉给了他。查德威克看到，卢瑟福变得越来越惊异，最后，他大声喊道：“不相信！”　　　　
　　　　查德威克动手重复了约里奥的实验。他相信，一定有某种全新并且是奇特的东西将要问世。　　　　
　　　　查德威克重复约里奥—居里的实验后自己又另辟新径，做自己的实验。他拿开了石蜡片，观察其他元素直接被辐射轰击会发生什么情况。他在电离室窗口前放上了固体元素，锂、铍、硼、炭等等。尔后，他又把氢、氦、氮、氧