老爱的质能方程虽然指出了物质包含有巨大的能量，但如何实现这种质能转换在1939年前却仍是个未解之谜。现在作为已知的事实，只有实现原子核的裂变或聚变，这种质能转换才可能发生。而这一机理的揭示，需要提到几位先驱人物。

1.原子核手术刀

1919年，英国物理学家卢瑟福做了用α粒子轰击氮核的实验。他从氮核中打出的一种粒子，并测定了它的电荷与质量，它的电荷量为一个单位，质量也为一个单位，卢瑟福将之命名为质子。

图1 欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）

卢瑟福用α粒子轰击氮核产生质子的实验，解释了放射性能使一种原子改变成另一种原子，而这是一般物理和化学变化所达不到的；这一发现打破了元素不会变化的传统观念，使人们对物质结构的研究进入到原子内部这一新的层次。

更为重要的是，卢瑟福找到了解刨原子核的手术刀，这种用α粒子或γ射线轰击原子核来引起核反应的方法，首次实现了人工核反应，很快就成为人们研究原子核和应用核技术的重要手段。

值得一提的是，卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。不仅他本人于1908年获诺贝尔化学奖，在他的助手和学生中，先后荣获诺贝尔奖的竟多达12人，这种培养诺贝尔奖得主的本领，可谓前无古人，后无来者。

2、失之交臂

图2 瓦尔特·博特（Walther Bothe）

1930年，德国物理学家瓦尔特·博特和他的学生贝克尔（H.Becker）用刚发明不久的盖革-缪勒计数器，发现金属铍在α粒子轰击下，产生一种贯穿性很强的辐射，当时他们认为这是一种高能量的γ射线，并未深究。这是错过重大发现的第一个研究组。

图3 约里奥·居里夫妇

1932年约里奥·居里夫妇(居里夫人的女儿和女婿)重复了这一实验，他们惊奇地发现，这种所谓的γ射线能量大大超过了天然放射性物质发射的γ射线的能量。同时他们还发现，用这种射线去轰击石蜡，竟能从石蜡中打出质子来。约里奥·居里夫妇把这种现象解释为一种康普顿效应。但是打出的质子能量高达5.7MeV，按照康普顿公式，入射的γ射线能量至少应为50MeV，这在理论上是解释不通的。约里奥·居里夫妇用实验证明这种射线不可能是电磁波，种种迹象显示这种射线是个新东东，纠结在喉舌之间的这句话几乎就要讲出来。可惜的是，他们没有。困惑之余，仅就新的实验现象于1932年1月发表。这是距离重大发现仅有0.01公分的另一个研究组。

3、捕获破核子弹

图4詹姆斯·查德威克（James Chadwick）

好运气又要转回卢瑟福的实验室，当时是卢瑟福的研究助手，英国实验物理学家查德威克，当读到约里奥·居里夫妇在《法国科学院通报》（Compets Rendus）上的文章，立刻深被那种辐射的高能量特性所吸引。查德威克把这一情况立即报告了卢瑟福，卢瑟福听了表示不相信，建议尽快进行实验检验。

查德威克用仪器测量了被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出了这种新粒子的质量。他还用别的物质进行实验，得出的结果都是这种未知粒子的质量与氢核的质量差不多。由于这种粒子不带电，正如卢瑟福1920年理论预言，并长期苦苦搜寻的那种粒子——中子。后来更精确的实验测出，中子的质量非常接近于质子的质量，只比质子质量约大千分之一。

1932年2月17日，查德威克写信给《Nature》,发表了题为“中子可能存在”的研究结果，其时离约里奥·居里夫妇的文章发表不超过一个月。接着，将他的更为详细研究成果写成论文“中子的存在”发表在《英国皇家学会通报》上。

中子具有高能量和不带电的特性，不会受原子内电磁力的影响，用于激发物体辐射，实在是一种高能、高效、精确的轰击子弹不二之选。至此，理想的破核利器终于找到。

顺便提一句，查德威克因发现“中子”的科学贡献，获得1935年诺贝尔物理学奖。科学界都铭记，约里奥·居里夫妇为中子的发现做出了重要的开创工作，但千真万确的是“差一点”发现。遗憾的是还有类似的情形，约里奥·居里夫妇也“差一点”发现正电子，所以二人有“诺贝尔奖铺路石”的不算美的美誉。不过值的欣慰的是，约里奥·居里夫妇凭借1934年对“人工放射性”的重要发现，获得1935年诺贝尔化学奖，创下了约一年时间从取得科学发现到获得诺奖之间时程最短的历史记录，可能科学界也有急于为屡做诺奖铺路石的贤伉俪予以补偿的情怀。

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【原子弹英雄谱1】伟大的理论预言