打开原子的大门-第15节
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放射性碘放出β射线后变成稳定的氙：
128 53 I→ 128 54 Xe＋e …
费米用中子做炮弹，一下子就制成许多种放射性同位素。同时，他还发现周期表中的重元素（原子序数大的元素）的核在被中子击中以后，都不放出α粒子或质子，而是生成原来元素的放射性同位素。这些放射性同位素都是放射β射线的。
放射β射线，也就是放射电子，放射的结果是原子核减少一个单位阴电荷（也就是增加一个单位阳电荷），变成原子序数增加1的另一种元素。
铀是周期表上当时已经发现的最后一个元素，它的原子序数是92。人们早就想找到铀后面的元素，但是一直没有找到。
费米想：可不可以用人工来合成铀后面的元素呢？
他用中子轰击铀，果然得到了放射β射线的同位素。在放射β射线以后，它就应该成为原子序数是93的元素了。用中子再轰击93号元素，就会生成94号元素；再轰击94号元素，又会生成95号元素。
费米做过实验以后，在1934年宣布他用人工方法制造出来了超铀（原子序数比铀大的）元素。它们的原子序数是93、94、95。
费米还仿照门捷列夫的办法，把自己发现的93、94、95号三个元素分别起名叫做“类铼”、“类锇”和“类铱”。
费米犯了一个错误
人工制造出了超铀元素！
这又是一个重大的发现。几乎各国有名的原子科学家都相信费米的实验结果，相信真的制造出了93、94和95号元素，但是有一位科学家持不同的意见。
就在费米宣布制出超铀元素的那一年，《应用化学杂志》上刊登了一封来信。信中指出：“用中子轰击重核，可能使这核分裂成几个大块的碎片。当然，这些碎片必然是已知元素的同位素，而不是这重元素相邻的元素。”
这封信是德国女科学家诺达克写来的。她曾经发现了元素铼，后来一直在寻找着超铀元素。她认为费米没有制出来超铀元素，因为费米提出的新元素的化学性质，更像已知的元素。
诺达克的意见没有受到重视。当时世界有名的德国放射学专家哈恩也认为，诺达克的看法纯粹是谬论。
但是，少数人的意见并不一定是错误的。4年以后，才证明费米错了，诺达克是正确的。作出证明的恰恰是哈恩自己。
在费米宣布他的发现以后，许多支持费米的科学家都在重复费米的实验，想研究一下93、94和95号元素的性质。他们大多得到和费米同样的结果。
1938年，小居里夫妇用中子轰击纯铀，然后进行分析。他们有了新发现，在轰击过的铀中发现了元素镧。镧是57号元素，它在中子轰击以前的铀中是没有的。换句话说，镧是在中子轰击铀以后产生的。
哈恩听到这个消息以后，再也坐不住了，立刻跑到实验室里做起实验来。
哈恩和他的助手几个星期不分昼夜地做实验。他们在用中子轰击过的纯铀中又找到了钡。钡的原子序数是56，是铀原子序数92的一半多一点。
哈恩改变了自己的看法，他的实验证实了诺达克的意见：铀在中子轰击后真的分裂成为大约相等的两块。
1938年12月22日，在德国《自然科学》杂志上，哈恩发表了他的发现。
这一次，原子核真的打开了！以前的实验仅仅打下原子核的一些小碎片。这次原子核被打成两块。
人类从此开始进入利用原子能的新世纪。
原子能的解放
一个中子能够打碎一个铀原子核。这个新的发现又震动了科学界，许多人都在进一步研究这个问题。他们发现铀核被打碎的碎片有大有小，可以生成各种元素。1946年，当时在法国的我国科学家钱三强和何泽慧夫妇发现，在中子轰击下，铀原子核还可以分裂成三块或四块。
然而最可能发生的情况是分裂成为大小差不多相等的两块。例如，一个中子打到铀的同位素 235 92 U的核里去，这个核就会分裂成为一个钡原子核 141 56 BA和一个氪原子核 91 36 Kr。在这同时，还会放出3个中子。
这可是合算的事！一个中子打碎了一个 235 92 U的核，同时又放出了3个中子。这3个中子又可以打碎另外3个 235 92 U的核，同时各放出3个中子，一共9个中子。9个中子又能打破9个 235 92 U的核，放出27个中子……也就是说，一个中子可以打破无数个 235 92 U的核。前面已经说过，铀原子核破裂就会放出大量的能量——原子核能来。如此说来， 235 92 U好比是火药，中子好比是小火星，一个小火星就会使一块火药着火爆炸，一块 235 92 U碰到一个中子也会爆炸。
可是，科学家们过去用大量中子轰击铀片，并没发生爆炸。这又怎样解释呢？
原来天然的铀有三种同位素—— 234 92 U、 235 92 U和 238 92 U。其中 234 92 U的量非常少，只占十万分之五；99％以上是 238 92 U； 235 92 U也很少，只占0。7％。受到中子撞击立刻发生裂变的只是 235 92 U的核。中子可以打到 238 92 U的核中去，但不会立刻发生裂变。所以，中子轰击天然铀的时候，打中 235 92 U的核的机会很少； 235 92 U的核裂变时产生的中子，也不会都击中别的 235 92 U的核。
如果全都是 235 92 U，情况怎样呢？会不会爆炸呢？会！但是有个条件，那就是 235 92 U裂变之后放出来的更多的中子，也要能击中别的 235 92 U的核才行。这就需要有足够多的 235 92 U的核。
这好比我们闭着眼用枪去射击树干。如果只有稀稀落落的几棵树，子弹大半穿过树和树间的空隙，射中树干的机会一定很小。如果在密林里，那就会弹无虚发，所有的子弹都射在树干上。
铀的裂变也是一样。 235 92 U的量要是不够多，不论是中子源发射出来的中子，还是 235 92 U核裂变产生的中子，大部分没有等到击中铀核，就已经逃离了这块铀，因为铀原子核间还是有很大空隙的。在这种情况下，就不能引起越来越多的铀核裂变。如果 235 92 U的量足够多，中子就跑不掉了。这时候就会出现一种可怕的场面：全部铀原子转眼间都分裂，放出极大量的能量，以致引起爆炸。大家都知道，这就是原子弹爆炸，更确切地说，这是核爆炸。
能达到核爆炸的最低限度的 235 92 U的量，大约是1千克左右，这叫做临界质量。
原子核打开了。人们得到的不仅仅是关于原子核是怎样构造的知识，更重要的是解放出来极为巨大的能量——核能。
世界名著《一千零一夜》中有一个故事：一位渔夫在海里捞到一个钢瓶，他打开瓶塞想看看里边有什么；结果出来一个魔鬼，差一点把渔夫害死；最后，渔夫靠他的智慧终于驯服了魔鬼。
人类打开原子的故事有点相似。开始的时候大家只想打开原子看看它到底是怎样组成的，结果，打开了原子的大门以后，却放出来了一个魔鬼——原子弹。
当然，我们不能让这样的魔鬼杀害人类自己，而是要驯服它，让它为我们服务——利用原子能发电、开动机器等等。
关于人类怎样驯服了这个魔鬼，这魔鬼又怎样为人类服务的故事，就不是我们这本书所要讲的了。
没有结束
上面我们讲了老一代的科学家们如何通过科学实验，逐步打开原子大门的故事。当然，故事没有讲全，也不可能讲完。
虽然原子的大门被打开还只有几十年，它引起的变化却胜过了人类历史的几千年。它标志着科学技术的发展进入了新的时代。
由原子中头一个分出来的是电子。自从掌握了电子运动规律，人类生活起了多大的变化啊！没有电子管就不会有无线电广播，更不用说电视了。当然还有电子计算机、自动控制、宇宙导航……这都是1897年发现电子以后的丰硕果实。因此，人们常说，20世纪是电子时代。
原子核被打开了，在原子的心脏里取得了更为宝贵的财富——原子核能。这将是取用不竭的新能源。所以人们又说，20世纪是原子能时代。
过去认为原子是组成宇宙万物的基本粒子。后来原子被打开了，人们又认为组成原子的质子、中子和电子是基本粒子。现在，科学家们发现基本粒子的种类远不止这几种。除了已经提到的正电子以外，还发现有μ介子、π介子、K介子、J粒子……到目前为止，已经发现有几百种。它们的质量、电荷等性质各不相同。它们的发现故事还可以再写几本书。
其中最有趣的是发现了反粒子，例如正电子就是电子的反粒子。后来又发现了反质子，它与质子的质量一样，但带的电荷正好相反——带阴电荷。可以想象，一个反质子和一个正电子也可以构成一种氢原子——反氢原子。反质子和中子还可以构成各种各样的反元素的核，形成各种各样的反物质。当然，在我们现在生活的世界——正物质世界中，反物质是难以存在的，因为实验证明，反物质与正物质相遇就会爆炸而转化成巨大的能量。但是谁能断定，在无穷的宇宙中不会有反物质的世界存在呢？
现在谁也不敢说，这些“基本粒子”我们都认识清楚了；谁也不敢说，这些“基本粒子”是不可再分割的了。世界各国的科学家建造了各种复杂的仪器去寻找新的粒子，他们使这些“基本粒子”以极高的速度相互碰撞，企图打开“基本粒子”的大门。这是一场新的科学会战。
物质世界是无穷的，人类的认识是无穷的，科学的发展也是无穷的。
附 核子台球戏
为了说明原子核反应，让我们来看几场核子台球戏。在这种台球游戏中，台球桌面不是平坦的，上面有一座一座的小火山，火山顶上的火山口就是我们要把台球打进去的地方。火山口里面就是原子核。台球有三种，一种是红的——质子，一种是白的——中子，还有一种大球，是由2个红球和2个白球组成的，这是α粒子。
这个台球桌上的小火山的高度随元素的不同而不同：原子序数越大，火山就越高；火山的高度和原子核的电荷的斥力成正比。
第一个玩这游戏的是卢瑟福，他打的是大台球，他选的目标是一个比较高的火山口——金的原子核。
卢瑟福和他的学生盖革轮流打台球。大多数的球都从火山的旁边笔直地滚过去了，有少数台球爬上山坡的一侧，转一个方向又溜下去了。只有极少数正对着火山口滚去，可惜球的速度不够快，火山又比较高，所以爬到半山腰就倒退了回来。
他们一个球也没有打到火山口里去。但正是他们首先发现火山口的存在，并且探知，要把台球打进火山口是很不容易的：不仅要对准，而且要使足了劲打，不然的话，台球滚不上去。
这是第一次游戏。你们当然知道，这就是卢瑟福的α粒子散射实验。他发现了原子有一个带阳电荷的很小的核。
后来，卢瑟福又带他的学生马斯登和查德威克来玩台球或。他们打的还是大球，但比上一次用劲了；选择的目标是那些最低的火山口。这一次他们成功了。
马斯登第一个把大球打到氮的火山口里去了。大球笔直地冲上山坡，越爬越高，最后爬上山顶，掉进火山口里。这时候，奇怪的事发生了：从火山口里跳出来一个红球，沿着山坡滚下去了。
卢瑟福对这次成功极感兴趣，他和查德威克也把大球打向选定的目标。他们往氖、镁、硅、硫、氯、氩、钾的火山口里都打进去了球，接着火山口里也都跳出来一个红球。他们还想往更高的火山口里打球，但是力气不足，球始终没有爬上山去。
这次游戏结束了，他们相信在火山口里一定有红球——原子核中有质子。
大家都知道，这次游戏就是卢瑟福等人发现人工核反应的实验。
后来，这种游戏越来越普遍了。许多科学家都在玩这种台球戏。30年代初，在这种游戏中出现了德、英、法三国对抗的局面。
德国贝特在这种游戏中把大球打到锂、铍和硼的火山口里去，他看到似乎有什么东西由火山口里跳出来，滚走了。法国的小居里夫妇来玩台球，结果也一样，但是他们也没看清楚跳出来的是什么东西。最后，打台球的老手英国查德威克来了，他一下子就把大球打到铍的火山口里，接着他就抓住了由火山口中跳出来的球。原来是个白球，大小和红球几乎一样。这可是新发现，在火山口中除了红球以外还有白球——中子。
这次比赛，英国的查德威克胜利了。他抓住了白球——发现了中子。
小居里夫妇对这种游戏着了迷，他们不断地向铝的火山口里打�
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