上回说到玻尔来访,给爱因斯坦带来一个重要消息。要知这条消息是什么,还得从这条消息的来源说起。
自从卢瑟福第一个用粒子做“炮弹”轰出原子得到质子以来,许多科学家都感到这是一条通往原子核内的大道,于是纷纷向原子核开炮,希望能看到过去没有发现的东西。1932年,英国物理学家詹姆斯?查德威克用粒子轰击铍,得到一种不带电的粒子:中子。有趣的是,卢瑟福用粒子轰击氮,氮原子变成了氧原子,查德威克轰击铍时,铍原子变成碳原子。要是这样一直轰击下去,还能发现多少秘密呢?元素之间一定还有我们未知的重要规律。
在人们向原子大进攻的炮击战斗中有一位女炮手,她就是居里夫人的女儿伊伦娜。1933年(就是爱因斯坦流亡美国的那一年),她和自己的丈夫约里奥一起用粒子轰击铝,却得到了一种自然界并不存在的同位素-元素磷的放射性同位素。从而发现了人工放射性。伊伦娜和她的丈夫因此而获得诺贝尔奖金。居里夫人很为自己的孩子已经成长为有出息的物理学家两高兴,她深知这个发现所启示的重大意义。可惜由于她长年接触放射性因而得了不治之症,几个月后便不幸去世。卢瑟福亲自为她写了讣告。
在英国、法国所进行的这些工作现在由一位意大利人来接班了,他叫费米(1901-1954)。
费米小时即表现出非凡的才能,他父亲的一位同事便有意识地培养他,给他读数学、物理方面的书。当他还是一位十七岁的中学生时就有大学研究生的水平了。后来他在比萨大学读书,这个伽利略当年生活过的地方处处给他以科学的召唤。他每次走过那个世界闻名的斜塔,都要肃然起敬,伫立片刻。大凡一个人成才之前总要有一个巨人将他托上自己的肩膀,费米也是这样。这时罗马大学物理实验室主任柯比诺认定费米就是复兴意大利物理的希望,专门在罗马大学设了一个理论物理学讲座,聘请26岁的费米来任首席教授。费米在自己周围很快团结了一批青年物理学家,他们自信伽利略的故乡在物理研究方面不该落在英、法、德等国的后面。
不久,伊伦挪用粒子轰击原子核获得人造同位素的消息传到了罗马。好个聪明的费米,他想我不能总跟在人家后面,你用粒子,我就用中子。粒子带正电荷,原子核也带正电荷,它们间的斥力必然要抵消一部分冲击力,而中性的中子正可避免这个缺点。于是他又找到了一种轰击原子核的新炮弹。
大凡科学家们每找到一种新武器就如同孩子得到一个新玩具一样,玩得不肯放手。费米这一群人虽已是物理学家,但论年龄都还是些小伙子呢,他们现在玩起这新鲜的“中子炮”来哪肯罢休。中子从哪里来呢?最好是用镭放射的粒子轰击铍制得。但当时一克镭要34,000美元。他们这个新组建的小组绝对买不起。费米就用氡来代替镭,不过氡的半衰期只有四天,需要经常更换。他们就用这门简陋的“大炮”对着所有能找到的原素狂轰一顿,看看有什么变化。这个劲头就像当年戴维刚发明了电解法,本生刚发明了光谱分析法一样,每种原子身上都要过一刀。果然这新法就是厉害,他得到了许多自然界中不存在的同位素。例如从普通的钠得到放射性钠,从普通的碘得到放射性碘,从氯得到放射性磷。
但是,当他们把这门“大炮”对准铀时却得到一种想不到的结果。好像经轰击后铀中生成的放射性元素不止一种,但每一种的数量又极其微小。这群年轻人都是物理学家,他们在化学知识方面不足,无法鉴别新元素。他们猜想,一定制成了一种过去不曾发现过的新元素。铀的原子序数是92号,这种新元素就叫它“93号元素”吧。到底这是不是一种新元素,我们暂且按下不表。
再说费米小组还是不断地用中子去打击各种元素。一天他的好朋友拉赛蒂用中子撞击银板,发现如果在木桌上做实验和在金属桌面上做实验,银板的放射性不一样。他立即来向费米汇报。费米沉思了片刻说:“我想这说明放射源周围的物体会影响它的轰击效果。我们不妨试在银板前挡一块铅板。”
拉赛蒂立即取来一块铅板,并且又在银板前放了一个“盖革计数器”。这是一种专门测量物质放射性的仪器。物质放出的粒子进入计数器就会有响声,进得越多响得越快。一切准备好了,费米将中子源对准银板,只听计数器卡卡地响起来,比刚才的速度快了许多。费米说:“铅是一种重物质,让我们来试一试轻物质怎样。请取一块石蜡板来。”