第 8 章：完美的微型子彈#

1934年1月，巴黎。約里奧-居里夫婦用α粒子轟擊鋁，首次在實驗室裡人工製造出放射性同位素——氮-13。這是人類第一次「手工製造」放射性。消息傳到羅馬，費米（Enrico Fermi）聽完報告後說了一句簡短的判斷：用中子做，會更好。

為什麼是中子#

費米的直覺基於一個再簡單不過的物理事實。α粒子帶正電，質子也帶正電，它們在接近原子核時，都會被核的正電荷猛烈排斥。越重的元素核電荷越高，這道庫侖障壁就越難翻越——所以約里奧-居里夫婦的人工放射性，止步於較輕的元素。而中子不帶電。它飛向原子核的路上，沒有任何電場攔截，理論上可以穿入週期表上的任何一個核，直到鈾。就這一點而言，中子是一顆完美的微型子彈。

羅馬的系統轟擊#

1934年春天，費米在羅馬大學組織了一個小團隊：塞格雷（Emilio Segrè）、阿瑪爾迪（Edoardo Amaldi）、以及化學家達哥斯提諾（Oscar D'Agostino）。他們的計畫有著軍事行動般的條理：按照原子序的順序，從氫開始，一個元素一個元素地用中子轟擊過去，觀察哪些能被激活成放射性，並用化學方法鑑定產物。

小元素紛紛中彈——氟、鋁、磷、矽……團隊用「階梯式」的化學分離法判定：中子打進靶核後，往往射出一個質子或α粒子，生成原子序移動了位置的新同位素。每到一個元素，團隊就像清點戰果一樣記錄活化強度。他們一路推進到元素表的深處，最後停在週期表的盡頭——鈾，當時已知最重的元素。

石蠟的奇蹟#

1934年10月的一個上午，實驗出了怪事。阿瑪爾迪與龐特科沃（Bruno Pontecorvo）在銀靶的實驗中，發現放在鉛框裡的銀被中子激活的程度，竟然取決於它周圍的東西——放在木桌上時活性高，放在金屬架上時活性低。眾人先是半信半疑，費米提議乾脆用輕物質試試。他們取來一大塊石蠟，在中子源與銀靶之間堆上去。

蓋革計數器瞬間暴響。石蠟使銀的放射性增強了數十倍甚至上百倍。

費米當場想通了緣由：石蠟富含氫，中子與氫核質量相當，每次碰撞都會像撞球互撞般大量失去能量。中子在石蠟裡被一連串碰撞減速，變成「慢中子」——而慢中子在核附近逗留的時間更長，被原子核俘獲的機率反而大增。子彈飛得慢，反而更致命。這個反直覺的發現，日後將成為反應爐工程的基石。

錯過的答案#

帶著慢中子這件新武器，費米團隊回到鈾面前。中子被鈾-238俘獲後，產物具有過去從未見過的放射性性質。依當時的邏輯，中子被核俘獲、隨後放出β射線（即電子），核的電荷增加一——產物應是第93號元素，一種「超鈾元素」。事實上，他們觀察到的放射性其實不止一種，化學分離的結果撲朔迷離，團隊並未深究其中可能藏著的裂變碎片。答案已經在他們手上，卻被貼上了「超鈾元素」的標籤，與歷史擦肩而過。要等到1938年，德國的哈恩與斯特拉斯曼才會在這些「混亂的產物」中，認出鋇與鑭的影子——核分裂。

羅馬團隊並不孤單。消息傳開後，巴黎的伊雷娜·居里與薩維奇（Pavel Savitch）也在鈾的輻照產物中發現了一種化學性質酷似鑭的放射性物質；德國柏林的哈恩（Otto Hahn）與斯特拉斯曼（Fritz Strassmann）則埋頭於更精細的放射化學分析。各實驗室手裡握著的，其實是同一團謎霧的不同側面——只是當時還沒有人意識到，霧的另一邊站著「分裂」二字。

流亡#

1938年12月，費米前往斯德哥爾摩領取諾貝爾物理學獎——表彰他「利用中子輻照產生了新放射性元素」的工作（獲獎理由中恰好包含那次與真相擦肩而過的實驗）。而此時的義大利，墨索里尼政權已頒布種族法案，費米的妻子蘿拉是猶太人，一家人在法西斯義大利已無容身之地。

領完獎，費米一家沒有回羅馬。他們直接登船前往紐約。1939年1月2日，費米踏上了美國的土地。幾天後，玻爾也抵達美洲，帶來了另一個震撼的消息：哈恩與斯特拉斯曼的鈾實驗，已被麗澤·邁特納與弗里施解釋為核分裂，而且計算顯示，分裂會釋放巨大的能量。

費米聽聞消息後，第一反應是著手重做實驗。哥倫比亞大學的地下室裡，他和同事很快證實：中子轟擊鈾，果然打出分裂，而且每次分裂還會釋放出更多中子。

因果鏈條#

中子已經握在手中：它不被電場阻攔，能鑽入任何原子核，慢下來之後威力更強；它轟擊鈾的產物裡，藏著被誤認了四年的祕密。而哥倫比亞地下室的新發現指向一個更驚人的可能——分裂釋放中子，中子再引發分裂。一個念頭開始在物理學家的腦中成形：連鎖反應。答案，就藏在鈾裡。