- 美英核合作关系资料选编(1940~1945)
- 耿志编
- 1266字
- 2025-04-07 15:53:49
莉泽·迈特纳和奥托·弗里施关于铀裂变的解释[1](1939年2月11日)
——《铀因中子而发生裂变:一种新型的核反应》
关于中子轰击铀,费米(Fermi)及其同事[2]发现,至少产生了四种放射性物质,其中两种物质被认为原子数大于92。进一步的研究[3]表明,至少存在九种放射性周期,其中六种被归为超铀元素,为了阐释它们的化学变化以及演变关系,不得不假定为核同质异能现象。
在做化学归属方面,一直设想这些放射性物质拥有接近被轰击元素的原子数,因为已知原子核只发射出具有电荷数为1或2的粒子。例如,与锇性质相似的一种物质被设想是类锇(Z=94),而不是锇(Z=76)或钌(Z=44)。
在居里(Curie)和萨维奇(Savitch)发表观察报告之后,[4]哈恩(Hahn)和施特拉斯曼(Strassmann)发现,[5]至少有三种中子轰击铀之后形成的放射性物质在化学性质上与钡相似,因此推测是镭的同位素。然而,进一步的研究表明,[6]不可能从钡当中将这些物质分离出来(尽管钍——一种镭的同位素,在同一实验中被轻易地分离了出来),所以哈恩和施特拉斯曼不得不得出结论,钡(Z=56)的同位素是中子轰击铀(Z=92)产生的结果。
乍一看,这一结果似乎非常令人难以理解。之前考虑过产生远低于铀
的元素,但出于物理原因一直未被接受,只要化学证据没有完全落实。按照伽莫夫[7](Gamov)的α射线衰变理论,由于“库伦势垒”的小穿透性,在很短的时间内,大量带电粒子的发射可被排除在外。
但是,在目前关于重原子核变化理念的基础上,[8]显现出与这些新的裂变过程完全不同且基本的标准图景。由于它们组合紧密、能量交换强大,在一个重原子核中的粒子预计会以集体的方式运动,有些类似于液滴的运动。如果这种运动因额外的能量而足够剧烈,那么一个液滴会分裂为两个较小的液滴。
在讨论原子核形变所涉及的能量时,已用到核物质表面张力的概念,[9]它的值是根据核力量的简单因素来估计的。但是,必须记住的是,一个带电液滴的表面张力因其电荷而削减,而粗略的估计表明,当原子数为100时,随着核电荷增加而减少的原子核表面张力可能会变为0。
[1]Lise Meitner and O.R.Frisch,“Disintegration of Uranium by Neutrons: A New Type of Nuclear Reaction,” Nature,vol.143,No.3615,Feb.11,1939,pp.239-240.
[2]Fermi,E.,Amaldi,F.,d'Agostino,O.,Rasetti,F.,and Segrè,E.,Proc.Roy.Soc.,A,146,483 (1934).恩里克·费米(Enrico Fermi),美籍意大利物理学家,1929年任意大利皇家科学院院士,1938年获诺贝尔物理学奖,当年年底因妻子为犹太人而移居美国。——编者注
[3]See Meitner,L.,Hahn,O.,and Strassmann,F.,Z.Phys.,106,249 (1937).
[4]Curie,I.,and Savitch,P.,C.R.,203,906,1643 (1938).帕维尔·萨维奇(Pavel Savitch),南斯拉夫物理学家,伊蕾娜·居里的同事。——编者注
[5]Hahn,O.,and Strassmann,F.,Naturwiss.,26,756 (1938).奥托·哈恩(Otto Hahn),德国化学家,1901年获博士学位,曾跟卢瑟福学习,1912年任威廉皇帝化学研究所放射化学部负责人,1928年任所长。弗里茨·施特拉斯曼(Fritz Strassmann),德国化学家。1938年,哈恩和施特拉斯曼共同进行了铀的裂变实验。——编者注
[6]Hahn,O.,and Strassmann,F.,Naturwiss.,27,11 (1939).
[7]乔治·伽莫夫(George Gamov),俄裔美国物理学家、宇宙学家,列宁格勒大学毕业后前往欧洲多所大学任教,1934年移居美国。——编者注
[8]Bohr,N.,Nature,137,344,351 (1936).
[9]Bohr,N.,and Kalckar,F.,Kgl.Danske Vid.Selskab,Math.Phys.Medd.,14,Nr.10 (1937).