在元素和核裂变发现中的女科学家

50年前，人类在自然界中发现了最后一个天然元素，恰好在同一年，核裂变也宣告于世了，科学史由此揭开了崭新的篇章。在这两项发现中，每一项都包含了妇女所做出的重大贡献，它们使得20世纪女科学家所起的作用分外引人嘱目。 回顾一下女科学家在发现新元素和核研究中的工作，可以发现一个值得注意的历史现象??妇女在开创现代科学的这个重大领域中举足轻重。首先，人类在自然界发现的最后十几个天然元素中，有五个??钋、镤、镭、铼、钫是女科学家们发理的，还有起码十几个同位素的发现，也要妇功于女科学家；此外，有三个女科学家参与了发现核裂变的工作。这些女科学家中最杰出的几位是：居里夫人，莉斯?迈特纳，爱达?诺达卡，伊雷娜?约里奥?居里，以及玛格丽特?佩雷．玛丽亚?乔帕特?迈耶和吴健雄。她们中有三人荻得诺贝尔奖，有两人则与另两次诺贝尔奖密切相关。 一、玛丽?居里及其影响 玛丽?居里的业绩是举世闻名的。她和丈夫皮埃尔?居里一起从事放射性和核研究，于1898年发现了放射性元素钋和镭，1903年他们与亨利?贝克勒尔一起分享了诺贝尔物理学奖，此后她又成功地提炼出了纯金属镭，1911年她还因发现两种新的元素获得了诺贝尔化学奖。她是迄今为止在各种不同学科领域中唯一一个两次获得诺贝尔奖的人。她的奋斗和成功，也给妇女树立了一个事业上的榜样。 虽然玛丽?居里多少受了点她实证经验论的限制，这束缚她进一步创立放射性本质的理论，但她对其他科学家在这一领域内的影响是毋容置疑的。她的同事安德烈?德比尔纳用她的方法于1899年发现了锕，德国的弗雷德里克?多恩采用她的技木发现了氡，她有好几个助手也先后在放射性和核研究中做出了贡献。玛丽?居里还特别慷慨地为其它研究者提供镭的样品，包括当时在加拿大工作的欧内斯特?瞩瑟福，使他通过实验发现，氡能够形成三种连续蜕变的产物??镭A、镭B、镭C，后来它们分别被鉴定为钋、铅和铋的同位素。值得一提的是，玛丽的影响特别表现在她对女儿伊雷娜的培养上，她使女儿在她之后取得了辉煌的成功。 二、三位女性在核裂变发现前的工作 德国的莉斯?迈特纳、爱达?诺达卡和法国的伊雷娜?约里奥?居里都参与了元素或同位素的发现，为核裂变的发现起了前驱的作用。 莉斯?迈特纳于1906年完成了她的学业，是当时维也纳大学第二个获得物理学博士的女学者，随后她到柏林在迈克斯?普朗克手下搞研究，开始了与奥托?哈恩长达30年的合作。她和哈恩曾从沥青铀矿中分离出放射性物质，1917年他们发现了元素镤?锕的放射性先行元素。她用了十几年的时间来研究β和γ射钱之间的关系。1931年她听说费米在研究超铀元素，就说服哈恩与她一起搞铀中子轰击的实验，从而鉴定衰变的生成物。在实验室中，他们发现了一系列的β衰交，5年以后他们判断说，这是由于发生了核裂变。 同一时期，第一个提出核裂变看法的人，是另一位女科学家爱达?诺达卡。她于1921年在柏林大学荻得博士学位，1922年开始与沃尔特?诺达卡和奥托?伯格的合作研究，1925年他们通过对钒铁矿作系统地浓缩发现了最后一个稳定的元素，并以她的诞生地莱因河而命名它为“铼”，后来他们又发现了半衰期很短的43号元素。1926年，爱达与沃尔特?诺达卡结婚，并继续在柏林从事研究，制出了第一克铼，测定了它的特性。1934年，他们夫妇被请求测试一种据认为含有超铀元素的铀矿样品。他们的测试证明对该样品的设想是不对的。爱达对费米关于超铀元素的判断缺乏令人信服的证据提出批评，她提出一种可能性，即费米也许已经使铀发生了分裂，并产生了交轻的元素。 伊雷娜约里奥是居里夫人的女儿，她曾在母亲主持的镭研究所担任助手，曾与C?夏米一起用一种新的方法测定了气体氡的半衰期，曾对拍摄一束γ射线的径迹进行了分析。随后她与物理学家费雷德里克?约里奥合作研究放射性并结了婚。他们做了大量的工作，可是两次失去作出重大发现的机会。詹姆斯?查德威克以他们的α粒子轰击产生强穿透辐射的研究结果为基础，于1932年发现了中子，他们还先于卡尔?安德森发现正电子之前，在云室中观查到过正电子。1934年，他们终于做出了最重大的贡献k发现人工放射性，为此他们获得了1935年的诺贝尔化学奖。他们用α粒子轰击铝、硼、镁，产生中子和新的放射性同位素，他们把这些同位素分别鉴定为磷、氮、硅，其半衰期范围是3?14分，并且每一次衰变都伴有正电子的发射。 三、核裂变发现中女科学家的贡献 1935年，即核裂变正式问世的前四年，爱达诺达卡曾在一篇发表了的论文中进一步阐明了核裂变的大胆设想，即重原子核被中子素击后分裂为一些较大的碎片，这些碎片毫无疑问是已知元素的同位素。遗憾的是，诺达卡虽然是提出核裂变看法的第一人，但她本人却没有做过证明她的假设的实验。 1937年，伊雷娜和南斯拉夫科学家萨维奇合作，试图寻找超铀元素。在实验中，他们发现了一种放射性同位素，其化学性质与镧相似，但镧比铀轻，绝不可能是超铀元素。假如当时他们认识到这实际上是镧的同位素，他们也许就发现了核裂变。 莉斯迈特纳可以说是核裂变的助产士。她是奥地利人，在德国从事超铀研究，她在祖国被纳粹政权侵吞后逃离德国。她的研究工作由哈恩和弗里茨斯特拉曼继续了下去，他们重夏伊雷娜等的实验，在用中子轰击铀的生成物中发现了几种始料不到的元素。后来他们应迈特纳的要求鉴定了这些生成物，意外的在其中发现了放射性钡(钡比铀轻)，在它的子产物中发现了伊雷娜和萨维奇所观察到的镧的同位素，这进一步的证实了反应所生成的是钡，然而这些现象与当时所知的放射性衰变过程正好相反。迈特纳收到他们的信后，立即意识到解释这些现象的唯一方式是铀核分裂为两大块，产生了象钡那样的轻元素。她和侄儿费里希一起用玻尔的原子核液滴模型解释质子相互排斥使铀原子核分裂成两块的现象，他们在1939年发表了一篇论文，介绍了“裂变”注一名词的概念并提出了论据。 1945年，哈恩由于发现核裂变所做的贡献而获得1944年的诺贝尔化学奖，而爱达、伊雷娜和迈特纳的杰出思想和工作，则为他的发现作了铺垫，与他的成就息息相关。 四、裂变发现后的三位女科学家 伊雷娜?约里奥夫妇的工作，为以后发现元素周期表上最后一个空缺元素以及许多新的同位素开辟了一条道路。与另两位女科学家发现钋和砹几乎同时，玛格丽特?佩雷于1939年在居里研究所发现了自然界中最后一个天然元素。她20岁开始就在该研究室工作，为时约十年。她用β射线轰击锕的某个衰变产物，发现其半衰期很短，结果生成镭的同位素，该同位素也可以直接从原来的锕得到。佩雷提纯了这种元素，并把它取名为“钫”，之后好几年，她继续研究钫的特性及其生物作用。 吴健雄是另一位在核研究方面有卓越贡献的女科学。她出生于中国上海，1940年在美国获得物理学博士学位，她和另一个物理学家袁家骝结了婚。早期她与赛格雷一起，从铀裂变中获得较多的锝，1942年，她用回旋加速器进一步确证了几种稀土元素，包括后来被命名为“■”的元素，她还通过核分裂和加速器实验发现了其它几种同位素，成为β衰变的主要专家。1957年，她作为加利福尼亚大学放射性钴β粒子发射实验小姐的负责人，做出了她最重要的贡献，他们用实验表明，发射出的电子具有特别的自旋取向，即总是与原子核自旋方向平行，从而证实了在β衰变中宇称不守恒。这种作用曾被李政道和杨振宁论断过，他们由于做出的成就而获得1957年的诺贝尔物理学奖。 美国的玛丽亚戈帕特迈耶则把居里夫人的事业在50年后推上了一个高峰。1930年她在戈丁根大学取得理论物理学博士学位，不久与化学家约瑟夫迈耶结了婚。他们夫妇先后在雷普金斯大学和哥伦比亚大学做β衰变的理论分析及从事分离铀同位素的研究。她还与爱德华忒勒一起研究用一种“α碰撞”理论来解释宇宙间元素之所以丰富的原因。1946年她在芝加哥大学对原子核的特性作了系统的研究，提出了用以解释某些同位素具有不寻常稳定性的原子核壳层模型。由于这一成就，她和德国做出相似结论的汉斯詹森共享了1963年诺贝尔物理学奖。 综上所述，女科学家在发现新元素和核研究方面曾经做出过巨大贡献。她们的成就表明，妇女在传统上由男人统治的领域中完全有潜力做出意义重大的成就。还有值得一提的事实是，在以上所提的女科学家中，有五位都与同事结了婚，他们和丈夫共享合作研究的成果，同时，她们和其他著名科学家的合作，又显示了自己的独立性和能力。她们向世人证明：妇女在推动科学进步的进程中是一股不可低估的力量。人们期待着有更多的科学女性脱颖而出。
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