发现了慢中子和铀的关系

    突发的洞察力使玻尔发现了慢中子和铀235 之间的特殊关系齐拉特找费米的当
天，玻尔和费米约好，要在普林斯顿教职员中心的拿骚俱乐部请乔治·普拉切克一
起吃晚饭。乔治·普拉切克是一位波希米亚的理论物理学家，是一个受纳粹迫害的
流亡者，从欧洲来美国不久。玻尔和费米要从普拉切克那里了解欧洲的近况。

    他们边吃边聊，话题逐渐转向裂变。

    玻尔说：“现在好了，我们可以不必为那些讨厌的铀后元素伤脑筋了。”

    普拉切克却不同意玻尔的见解，道：“现在，其实情况比以前还要混乱不清。”

    于是，他开始具体说明混乱的根源。我们的丹麦诺贝尔奖桂冠获得者注意地倾
听着。

    乔治·普拉切克以钍和铀的裂变问题解释了他所断言的“混乱”。

    奥托·弗里希做了钍的裂变实验。但是，由于手段所限，他还一时闹不清这种
裂变究竟是快中子造成的，还是慢中子造成的。在美国，地磁研究部的科学家们证
实了弗里希的发现。利用他们的那台500 万伏的范德格拉夫起电机，他们可以产生
几种具有不同能量的中子。这是弗里希的单一中子源所做不到的。他们有一个发现
：无论快中子还是慢中子，钍都能发生裂变，但铀只有在慢中子轰击下才发生裂变。

    根据这一现象，普拉切克质问：“为什么铀和钍会对慢中子产生不同的反应呢？”
最后，他直接地对准了玻尔，“如果你的液滴模型对核裂变有普遍指导意义的话，
那么，你怎样解释这个差别呢？”     

    显然，玻尔突然洞察到了这个差别，并且一下子找到了造成这种差别的原因。
极有可能是为了不失去刚刚初步领会到的东西，他无视礼貌地把椅子向后推开，站
起身来，走出房间，走出了俱乐部。

    费米匆匆地向普拉切克告别，赶紧跟上了玻尔。

    玻尔在前，一言不发地走着，沉浸在深思之中。费米紧紧地不声不响地跟着，
注意不去打断玻尔的思路。

    两个人沉默地穿过普林斯顿大学积满白雪的校园，一直走到了法因堂。这是一
幢新哥特式的砖建筑物，高级研究院当时就设在这里。他们走进爱因斯坦借给玻尔
的宽大的办公室。办公室里有一个壁炉，一块大黑板。一块东方地毯增加了地面的
温暖。

    一走进办公室，玻尔就冲到黑板前面对费米说：“好，现在你听着：我一切都
清楚了。”

    接着，他又一句话也不说地在黑板上连续画了三幅曲线图。在画图的过程中，
由于情绪激动，他一连弄断了好几支粉笔。

    玻尔清楚了什么呢？他画着图向费米讲了些什么呢？

    他清楚了费米发现的慢中子与铀235 之间的关系，用图表和大量的数据，向费
米说明，铀的两种同位素中，只有铀235 经慢中子轰击才发生裂变。玻尔解释说，
本来，铀235 只要遇到中子的激发就会发生裂变。而铀238 的特性掩盖了铀235 的
这种普遍性，最后让人看到，好像只有慢中子才会使它裂变。这是由于，铀238 有
一种“习性”：专“吃”快中子，而“吃”下去可以把中子“消化”掉，自己并不
发生裂变。铀238 却“吃”不下慢中子。这样，慢中子成为剩余之物。铀238 和铀
235 是共处一体的，数量上，铀238 占有绝对优势。就是说，进入天然铀的中子，
凡是快的，都被铀238 “吃掉”了，铀235 只好“吃”那些剩余之物——慢中子。
这样，表现出来的，就是铀238 不在任何中子的轰击下发生裂变，而铀235 只有在
慢中子的轰击下发生裂变。

    听玻尔讲完之后，费米立即意识到，这是一个重大发现。

    费米知道，铀，是铀238 和铀235 混在一起存在的，两者数量上的比例是140 
∶1 。玻尔的理论告诉他，人们通常讲的“铀的裂变”，实际上就是铀235 的裂变，
换句话说，是铀极小一部分的裂变。

    他记起了当天与齐拉特争执的问题，现在，他的认识大大前进了一步，他看到，
自己发现的“慢中子效应”，成为裂变和链式反应的先导，自己“功不可没”，没
有这一发现，也许人们就无法发现裂变、认识链式反应的问题，这已经被近年核物
理学的发展史所证实。而且，“慢中子”依然有用，依然有大用，原子反应堆所追
求的就是“慢中子。但是，要真正把握裂变现象，把握链式反应，还必须靠对铀235
品质的认识。在认识慢中子的基础上，玻尔让人认识了铀235 的这种品质，并指明
了“慢中子”与铀235 的特殊关系，这才使人们的认识趋向全面，而这种新认识不
可避免地导致：要真正实现链式反应，第一步需要把铀235 从铀的同位素中提取出
来；第二步，寻求第二代中子。



    想到这里，费米惊叹玻尔突发的洞察力，是这种洞察力在思考普拉切克的质问
时，有了这样的重大发现。

    费米敦请玻尔尽快把这一重大发现整理发表，玻尔接受了。

    我们还记得，一月份玻尔为了保护他的欧洲的同事们的优先权，在三天内写出
了一篇700 字的文章。现在，急于把铀235 在裂变中的特殊角色的消息传播出去，
他写出一篇1800字的文章，用时只有两天。这次，文章虽然写得很快，但运笔仔细、
认真。

    文章的题目是《铀和钍蜕变中的共振和核裂变现象》，2 月7 日寄交给《物理
评论》杂志。

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