费米在回旋加速器旁

费米在教授物理学

在美国芝加哥大学一座建筑的外墙上，镌刻着这样的碑文：“1942年12月2日，人类首次完成自持链反应的实验，并因此肇始了可被控制核能的释放。”这里便是世界上第一座成功运转的原子反应堆的诞生地。

原子反应堆的诞生不是一蹴而成的。它是人类经过许多年探索，在许多人的研究成果的基础上孕育而生的。

1901年考夫曼在研究放射性镭放出的β射线时，发现电子质量随速度而变化的事实。由于电子及电磁质量的发现，打开了通向原子世界的“大门”，翻开了物理学史新的一页。此后，物理学界兴起研究放射性现象的热潮。爱因斯坦的相对论以及现代量子力学的建立，又为原子学的研究奠定了基础。1934年1月，小居里夫妇发现人工放射现象;随后费米发现中子引发人工放射性和慢中子效应。这一理论的提出，更加推动了原子物理学的迅速发展。1939年，终于实现了划时代的铀核人工裂变，从而为1942年的原子能反应堆的建成提供了可靠的科学依据。

原子反应堆的设计是由费米领导的。费米本是一位意大利物理学家，在原子物理学方面造诣颇深;费米夫人罗拉是犹太人的后裔。1938年春，以墨索里尼为首的意大利法西斯党开始全面迫害犹太人时，费米夫妇趁出国领奖之际全家迁居美国。到美国后，费米任教于哥伦比亚大学。从1940年夏到1942年，他作为一名“敌国侨民”，竟参加了美国原子弹的研制工作，并于1942年在芝加哥大学足球场的西看台下面由他领导建成了第一座原子反应堆。

费米建造的能产生自持链反应的原子堆，是由许多立方体的铀棒插在石墨(纯碳)堆里组成的，放置的方法非常简单，用以撞击铀的中子由外面的中子源供应。我们平日所见的自然铀主要成份是U²³⁶，可分裂的U²³⁵只占0.7%左右。当U²³⁵分裂时，它放出的中子是快速的中子，很容易被U²³⁶吸去，即使不被U²³⁶吸去，也产生不了什么作用;速度较高的中子在分裂更多U²³⁵原子的过程中，没有慢中子那样有效，它们很容易飞散，无法被U²³⁵捕捉。然而，如果将许多小小的铀棒放置在一大块的石墨里，想要逃逸的快中子行经石墨时就会降低速度，因而更容易分裂U²³⁵。虽然自然铀中有大量的U²³⁵存在，但此种装置还是能促使链反应产生。这就是原子反应堆的工作原理。

原子反应堆的设计过程充满着艰辛。费米的妻子罗拉·费米曾这样描述：“在芝加哥大学的校园里，有一座古老而破烂的建筑，像具有炮塔和城垛的中世纪古堡似的。那只是一座建筑的正面掩饰着一个不再使用的足球场的西边看台……第一座原子堆即由一小组科学家在这看台下边的软式网球场里建造的。由于大家指望达成的目标异常紧迫，他们就以最快的速度，在极端保密的方式下推动计划的进行……经过极为艰苦的努力，他们终于成为第一批目睹原子反应堆成功运转的人。这些人当中，我的丈夫费米是他们的领导者。”

1942年12月2日下午3时30分，芝加哥大学“冶金研究所”传出一片欢呼声：费米和他的助手们建造的第一座原子反应堆运转成功!

第一个原子反应堆运转成功，标志着原子能时代的开始，为制造原子弹和和平利用原子能打开了大门。

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