第一个人造元素

1934年1月，当约里奥·居里夫妇宣布他们发现了人工放射性现象以后，这件事引起了费米的极大兴趣。但费米有一个巧妙的想法，他认为用α粒子轰击铝靶，每次得用上百万个α粒子才得一次成功的机会，原因是α粒子带正电，在接近铝核时受到强烈的静电排斥。如果用中子来轰击，由于没有静电斥力，那么击中的机会不就会大多了吗？从1934年3月开始，费米开始了用中子轰击元素的实验。他从最轻的元素氢开始，然后按照元素周期表的顺序依次进行。非常不幸的是，他从氢一直轰到氮，都没有出现任何预料的反应。但是，费米的毅力非常强，他接着往下轰击。当他轰到氟时，他高兴得跳起来了，氟被中子击中而激活了！
     于是，费米决定用中子轰击地球上全部的九十二种元素。在多数情况下，中子都被核吸收，形成原来那个元素的同位素，因为中子不带电，所以吸收中子的元素的原子序数没有变。但有些元素在吸收一个中子后，由于形成的同位素不稳定，它会发生β衰变，使原子序数加1，形成一种新的元素。例如，铑103受中子轰击后，就会变成钯104。费米发现有一百多种元素的同位素，在受中子轰击后，会变成原子序数加 1的新元素的同位素。费米想，如果用中子轰击元素周期表中最后一个元素铀92，会不会形成一个原子序数为93的所谓“超铀元素”呢？如果真的这样，那不是一件很伟大的事吗？因为在自然界中还没有谁见到过93号元素呢！费米怀着激动的心情开始用中子轰击铀92，他非常希望能产生“超铀元素”。
     结果似乎很理想，中子被吸收了，所生成的东西也果然放出了β粒子。但是事情却复杂了，放出的β粒子有四种，它们的能量也各不相同，而且，产生的元素也不只一种。费米无法确定自己是否真的制出了93号元素。于是他就写了一篇关于实验情形的文章投给了《科学研究》杂志。说明一些产生93号元素的迹象。罗马大学理学院院长柯比诺教授认为费米太谨慎了，他完全相信费米已经制出了第93号元素。同年的6月4日，柯比诺在有国王出席的林赛科学院的会议上却公开宣称：“根据我天天都在注意着的这些研究进展，我认为我可以做出结论说，这一元素的制成已经得到了确切的肯定。”当时，大多数物理学都认为费米制出的是93号元素。但是，德国弗莱堡大学物理化学院有一对年轻的夫妇，男的叫瓦尔特·诺达特，女的叫依达·诺达特，他们提出否定的观点。依达·诺达特还大胆地提出一个假定：中子闯进铀核时使铀核发生了核分裂。
     许多物理学家都不相信她的这一假定，包括费米本人、玻尔和约里奥等。后来哈恩用实验证实，那神秘的产物实际上是钡。这恰好证明了诺达特的假定。费米已经走到了伟大发现的边缘，遗憾的是他没有意识到这一点。费米的遗憾自然是无法弥补的，但他并没有完全失败。其实，93号元素也确实是产生了，只是费米无法证实而已。1939年，美国物理学家麦克米伦和艾贝尔森在用中子轰击铀原子后，分离出了93号元素。这一元素被命名为镎，镎还会进行β衰变，形成94号元素钚。给费米实验造成困难的原因是，铀元素有三种同位素，即铀 234，235 和238，铀238被中子轰击后就变成93号元素，而费米万没料到铀235竟会发生闻所未闻的核裂变！