沿著前人的路發現新風景

文／陳冠文

在他人的研究中，尤其是最新的研究成果中，常常有許多未被發現的“盲區”，值得人們去挖掘、去擴展。科技工作者必須善于捕捉、理解和接受新思想、新事物，從而激發自己的創造力，最終在獲得新發現。

大學畢業前，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，大學畢業后，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，法國物理學家貝克勒爾發現一種鈾鹽能自動地放射出一種性質不明的射線。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，她就發現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·居里夫婦發現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，結果發現了“慢中子效應”。

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，用蓋革計數器對被中子轟擊的金屬所輻射出的粒子進行計數。

當年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象：當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，他們又發現，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，發現蓋革計數器不停的“咔咔”響。奇怪，石蠟竟把放射性的聽覺感應提高了100倍。

為什么用石蠟阻擋中子輻照銀圓筒時，會使銀產生如此強的放射性呢？

費米經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量基本相同的質子。當中子源被封在石蠟塊里時，中子就已經擊中了石蠟中的質子，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都應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，發現了鈾的嬗變。

慢中子的發現，使人們有了轟擊元素的又一有效武器。費米領導的小組，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裝置，即原子反應堆。蘇聯則在1954年6月首次建成了原子能發電站……

費米等人發現的慢中子效應，不但有重大的理論意義，而且有著重要的實用價值。