九乡新闻网蟹爪兰的叶子又溥又软:[转帖]通向原子弹之路 3
来源：百度文库 编辑：九乡新闻网 时间：2024/04/29 09:43:01
看台下的核反应堆
阁下：
费米和西拉德近期所做的一些工作的手稿已经寄给了我，这使我想到，在不久的将来，铀元素可能被转变成一种新的重要能源。已经出现的这种情况值得引起注意，如果必要，应迅速使其作用于政府机构的部门。我认为我有责任使您对下列事实和建议引起注意：
在最近四个月中，法国的约里奥和美国的费米所做的工作在大量的铀中产生了一个核连锁反应，通过该反应可产生大量的能量，以及新的像镭似的元素。……这一新现象有可能使人们研制出一种新型的极有威力的炸弹，这是非常可信的。这种炸弹可由船载并在某个港口内爆炸，只要一枚炸弹就很可能摧毁整个港口及周围的地区。
我知道目前德国已经停止出售它侵占的捷克铀矿开采的矿石。如果同时注意到德国外交国务秘书冯·魏茨泽克的儿子正在柏林的威廉皇帝研究所工作，那里正在重复美国人在铀方面所做的工作，就会明白德国人为何做出此举了。
——您真诚的爱因斯坦
在芝加哥大学的校园里有一座古老倾圮的建筑，这座建筑掩蔽着一座早已不再使用的橄榄球场的西看台，外形模仿中世纪城堡的式样，有着哥特式的角楼和雉堞，巨大的烟囱从窗口伸出来，伸到雉堞的上面，用灰粉刷过的墙上挂着一块镂花金属匾：“1942年12月2日，人类在此实现了第一次自持链式反应，从而开始了受控的核能释放。”这座建筑已在1957年被拆除，其原址树立着英国雕塑大师亨利·摩尔的作品“核能”，以纪念这一划时代的伟大事件。
这就是原子时代的出生证。
德国人可能将核裂变和链式反应用于军事的可怕前景令玻尔、迈特纳、费米等人忧心忡忡。费米曾寄希望于自持式链式反应只能在理论上实现，因为在实际情况中并不是所有裂变产生的中子都能轰击到铀原子的原子核，有许多会被吸收掉，而且裂变产生的中子速度太快，不能有效地用作轰击原子的子弹，除非能找到一种方法使它们慢下来。
这个复杂问题的挑战使得物理学家们立即行动起来，芝加哥大学、哥伦比亚大学、斯坦福大学都开始了这方面的研究工作，哥伦比亚大学比较有优势，因为它拥有回旋加速器和费米、西拉德这样的一流原子物理学家。费米于1939年1月25日哥大物理实验室所做的实验再次表明核裂变释放出巨大的能量，该年3月16日，哥大物理学教授佩格拉姆（GeorgePegram）致信海军军械部部长胡珀上将，向军方坦率地阐明了核裂变的军事潜力。现在美国的科学家开始担心这样一个事实：纳粹德国意识到这个潜力了吗？
1939年夏天，德国突然宣布禁止出口波希米亚地区的沥青铀矿，流亡美国的欧洲物理学家认为这种做法只有一个可能：德国已经开始将铀用于军事目的。比起美国本土的科学家来，这些来自德国、意大利、匈牙利的流亡科学家懂得独裁国家的政治结构和运转机制，那里存在着把研究工作与军事应用连接起来的纽带，尤其是他们当中大多数人都曾亲身体会过希特勒和德国的“新秩序”，在德国，一切科学研究都可以被纳入战争的努力之中。这就是为什么罗斯福只能从爱因斯坦、费米、西拉德等人那里得到警告的原因。这些人懂得军事独裁和权力的集中，而大多数美国土生土长的科学家却从未找到走出学术象牙之塔的大门。
当年7月，西拉德、魏格纳这两位流亡匈牙利人去普林斯顿大学拜访了爱因斯坦，三人决定应当起草一封信给罗斯福总统，提醒他德国人有研制出原子炸弹的可能，并且由爱因斯坦这位在美国最声名卓著的科学家来署名。到这封信最终写好的时候，爱因斯坦已经到纽约附近的长岛度暑假去了，由于西拉德不会开车，所以找了第三个匈牙利人——年轻的爱德华·特勒开车，那一天是1939年8月2日，二战爆发前一个月。
爱因斯坦仔细地阅读了这两张写得密密麻麻的打字机纸，最后评论道：“这将是人类历史上第一次利用不是来自太阳的能量”，然后在第二页下面签了名。这几个人都不是外交方面的专家，对于罗斯福能否读到这封信一点把握都没有，西拉德劝爱因斯坦将这封信寄给他的老友比利时王太后伊丽莎白，通过她将其转交给罗斯福，同时将副本抄送美国国务院。过了几天，西拉德的一位朋友提出了一个更好的主意，把这封信交给了华尔街金融家亚历山大·萨克斯，此人是罗斯福的经济顾问，有机会直接与总统见面。
10月11日，萨克斯将爱因斯坦的信交给了罗斯福，但是这两页东西太长，罗斯福听了一半就听不下去了，打发萨克斯次日再来见他。萨克斯深知此信的重大意义，一夜辗转反侧，搜尽枯肠，寻找可以打动罗斯福的语言。第二天早晨，他对罗斯福讲了拿破仑拒绝使用新发明的蒸汽船以至未能征服英国的故事，打动了这位总统。在回信中，罗斯福告诉爱因斯坦，他感到“这个情况十分重要，因此我成立了一个委员会，……让其全面论证你提及铀元素的那个建议的可行性。”
然而这个“委员会”（全称叫“铀顾问委员会”）成立的步伐一点也不快：听取证词、申请预算、审核报告、召开委员会会议、组织、改组董事会、种种变更指示……使得该委员会直到两年后的1941年12月6日，即珍珠港事件的前一天，才收到科学研究与发展总署（OSRD）署长、卡内基学院院长范尼瓦尔·布什（VannevarBush）发布的“全力以赴进行原子能研究”的决定。
前面已经说过，在哥伦比亚大学和美国其他大学中所做的试验证实了费米关于在裂变过程中会释放出中子的假说，因此链式反应在理论上是可以实现的，困难在于，一、铀裂变时释放的中子速度太快，无法有效地引发其他铀原子的裂变；二、裂变产生的中子四散逃逸，大多数在有机会起作用之前就逃逸到空气中或被其他物质吸收掉了。如果要实现链式反应，就必须使中子慢化，并大幅度地减少它们的逸失，使得裂变增殖的中子数与上一代中子数之比（K系数）大于1，这样链式反应才能持续下去。
中子减速是费米的老手艺了，在意大利皇家科学院工作时他就用石蜡、水等多种物质进行过中子减速试验。但是在哥大实验室进行多次试验后，费米发现水和石蜡中的氢吸收的中子太多，于是西拉德建议用碳做减速剂，因为碳原子也会使中子慢下来，而且只要其纯度很高，吸收的中子就比水或石蜡少（不纯的碳则有惊人的吞噬中子的能力）。费米和西拉德两人共同想出了一种他们认为会产生链式反应的设计：把纯石墨砖与嵌入铀块的石墨砖分层叠放起来，换句话说，这东西是一个“堆”（费米和西拉德两人为此共同拥有核反应堆的专利权）。但这个堆应该多大、该有多少层、形状是方的、圆的还是锥形的，却没有一个人知道。当然，通过试验可以得到想要的答案，但困难在于当时美国只有很少的几克铀，而且没有接近所需纯度的石墨。
采购成了一件重大的工作，费米将其推给了西拉德，后者在美国军方有许多身居高位的朋友。1940年初，美国陆军和海军向费米提供了首批购买材料的6000美元赠款，到开春时几吨高纯度石墨已经开始运抵哥大物理系大楼，费米和其助手成了泥瓦匠，亲自堆砌石墨砖。他们很清楚，在几个月、或许是几年内，是不会有足够的铀来尝试建造一座反应堆的，这倒暂不成问题，因为他们自己对于铀的性质也不甚了了，甚至连它的熔点都还没弄清，在建议铀顾问委员会对反应堆投入巨大的经费和精力之前，他们还有大量关于石墨和中子的研究工作需要完成。
由于材料不足，试验进行得很缓慢。到1941年春天，费米和他的小组建造了一个小型的反应堆，他们抠出一些石墨砖，在里面挖出小洞，放进铀块，然后再把石墨砖放回去。随着越来越多的纯净石墨送到哥大，这座反应堆越来越高，最后在该年秋天的时候顶到了天花板，但它还远远没有达到自持式链式反应的要求，太多的中子被吸收掉或逃逸了，需要更大的房间，更高的天花板。费米派他的助手在纽约四下寻觅这样的房子。
12月6日，即“铀计划”领导人布什宣布“全力以赴进行原子能研究”的决定后不久，费米就得到通知，他本人、他的小组、他的设备以及他收集来的各种材料都要搬到芝加哥去，因为美国物理学会主席、芝加哥大学的诺贝尔奖获得者康普顿教授（ArthurCompton）被任命主管链式反应的基础物理研究工作，康普顿决定把所有的工作都搬到芝加哥大学来进行。康普顿还委托威斯汀豪斯电气公司制造3吨纯铀，并委托美国国家标准局和联合碳化物公司制造所需的纯净石墨。
芝加哥链式反应实验室命名为“冶金实验室”（MetallurgicalLaboratory），不过里面一个冶金专家也没有。从纽约搬到芝加哥后，反应堆的高度增加了，但却仍然没有达到预期的效果，费米认为，石墨这种多孔物质中有很多空气，而空气中的氮起着吸收中子的作用，如果能在反应堆周围造成真空，也许能增进反应堆的性能。受食品罐头的启发，费米让芝加哥大学的铁匠制造了一个巨大的铁罐，抽出里面的空气，但中子逸失的现象还是很严重。有人建议用甲烷代替空气，但甲烷存在爆炸的危险，而费米的实验室已经发生过两次危险的爆炸事故了（一次钍粉爆炸，一次铍粉和镭粉爆炸），他最后否决了这个主意，决定建造一个更大的反应堆。
康普顿为这个反应堆找到的最理想的地方是芝加哥大学体育场（斯塔格体育场）西看台底下的一个室内网球场，这间屋子宽9米，长18米，高近8米，自从美国参战以后就被废弃了。物理学家们希望有更大的地方，但是其他几处更适于安装反应堆的地方都被芝加哥日益增多的军队部门征用了。
在新反应堆等待石墨和铀的同时，费米的助手安德森（HebertAnderson）去固特异轮胎橡胶公司定制了一个正方形的气球，固特异公司的人用惊异的目光瞪着这个纤瘦的年轻人，因为他们还从来不曾听说过有正方形的气球。安德森把精确的规格要求讲了出来之后，固特异的人勉强答应用胶化织物制作一个正方形气球，不过固特异公司“不能担保这玩意儿飞得起来”。
费米并不需要让它飞起来。两个月后，这个巨大的气球运到了芝加哥大学，费米小组七手八脚把它搬到室内网球场，用脚手架和升降机将它固定在室内，只留下一个供人员出入的扇形吊门，随后开始在里面组装核反应堆。从已经完成的无数试验中，费米对于这个反应堆到底应该是个什么样子已经有了一定的概念：它是一个直径26英尺（7.9米）的圆球，用一个正方形的木架支撑，外面罩着那个正方形气球。气球的作用是在必要的时候抽成真空，不过费米小组后来一直没有这么做。自愿来帮忙的中学生在室内网球场和附近的木工棚之间川流不息，搬来做好的木块，然后带走下一块木头支架的图纸。当物理学家们开始摆弄联合碳化物公司送来的纯石墨砖时，样样东西都变成了黑的：首先是网球场的墙壁和那个气球，接着是地面，石墨粉末铺满了地板，光滑得好像舞厅的地板一样，漆黑的人影在上面滑行着，他们的工作套衣和防护镜也是漆黑一片。气球里面，一堵高大的石墨黑墙正在迅速地增长，墙上还插着7根镉棒和3根硼钢棒，以控制中子增殖的数目。
随着反应堆的增高，费米进行了各种测试，那个石墨球的最上面几层始终没有加上去，因为反应堆达到临界大小的时间比预料的来得要快，从安放第一层石墨砖起仅仅过了6个星期，就到了12月2日凌晨。当时给反应堆做扫尾工作的是安德森，如果当时他抽出镉棒的话，那么他就会开动核反应堆，从而成为实现人工自持链式反应的第一个人，不过他决定把这个荣誉让给费米。
天亮之后，费米、康普顿及其助手们云集在网球场里，耐心地等待着最后一刻。在场的人中有一位是“冶金实验室”以外的人物：杜邦财团的克劳福德·格林沃尔特先生，他后来成为杜邦的董事长，而在历史性的那一天清晨，他恰好和杜邦公司的其他人在附近的一个房间里同军方的高级官员举行会谈，康普顿把他拉出来领到了现场。
格林沃尔特和杜邦公司的人当时正处于一种为难的境地：他们不知道怎样才能和军方达成协议。美国军方在1942年8月就接管了“铀计划”，并将其命名为“曼哈顿工程”。9月，美国陆军工兵上校格罗夫斯（LeslieGroves）被任命为“铀计划”或曰曼哈顿工程的负责人。该工程包含着比核研究更多的东西，包括生产石墨和铀（既包括金属铀又包括氧化铀），还有铀同位素的分离，以及一种新元素——钚的生产。杜邦公司被告知在铀的裂变过程中会产生钚，而钚或许适合于制造原子弹，于是格林沃尔特及其同事就被军方请到加州大学伯克利分校参观已完成的钚研究工作，然后飞往芝加哥与军方谈判制造用于生产钚的核反应堆事宜。格林沃尔特对是否接受这一合同犹豫不决，毕竟这是一笔价值十多亿美元的大合同，而且他的公司也愿意帮助打赢战争，可是……这是在说反应堆和钚啊！鬼知道这是些什么东西！
康普顿觉察出格林沃尔特的犹豫不决，于是决定打破常规，把他拉到网球场，让他亲眼目睹反应堆的第一次运转（据康普顿回忆，当时之所以挑格林沃尔特，还因为他的岁数较小，“可以在更长的岁月中亲身向后人讲述这一不平凡的时刻”）。他们登上了网球场北端的看台，除了3个呆在反应堆上的人之外，费米和他的助手们也在那里。这3个年轻人被称为“自杀队”，其任务是一旦链式反应失控就将一桶桶的镉溶液浇到反应堆里。此外还有一个叫乔治·韦尔的年轻物理学家站在地面上一根镉棒的旁边。其他的镉棒和硼棒都早已抽出来，现在整个链式反应就被这根镉棒制止着。
演出开始了。韦尔将镉棒抽出来一点，它还有13英尺留在反应堆里，盖革计数器开始咔哒咔哒地响起来，描笔移升了一点，在卷纸上绘出一道直线。费米给出更多的指令，韦尔每次把棒往外多抽一点，描笔就升到费米预先算定的那一点上，这个点就代表了K系数的大小。格林沃尔特紧张地喘着粗气，费米则镇定地微笑着，因为他预先进行了严格周密的计算，即使那根镉棒一下子完全抽出来，他也可以保证反应堆可以从容自在地按预定速率开始反应，根据计算结果，反应堆发生爆炸是绝对不可能的，而且也不会失控到放射出致命剂量放射线的地步。然而网球场里的人都是在和一种未知的东西打交道，所以小心谨慎还是至关重要的。
这样就到了午饭时分，虽然没有一个人做出饥饿的表示，费米还是宣布“我们去吃午饭吧！”午饭过后，大家又各就各位，这时格林沃尔特已经非常激动了。到下午3点20分，费米对韦尔说：“把它再往外抽1英尺。”随后转向看台上焦急的人群，补充说：“这次就成了。现在反应堆将开始链式反应。”K系数描笔上升到了1.00，然后是1.01、1.02、1.03……1.09、1.10，“自杀队”的3个人绷紧了肌肉等待费米发出指令。这群人注视着各种记录仪达28分钟之久，K系数稳定在1.09和1.10之间，反应堆的行为正如人们所料的那样。
尤金·魏格纳（就是1939年曾致信罗斯福的那位匈牙利犹太科学家）拿出了一瓶藏在身后的意大利基安蒂葡萄酒，向费米敬酒。所有在场的人都喝了酒，用的是纸杯子，悄然无声，没有祝酒。随后大家都在酒瓶的纸标上签了名，然后四下走散了。格林沃尔特赶回和军方会谈的那间屋子里，一口气宣布说：是的，按照军方的要求着手建造反应堆，这对杜邦公司来说是完全应该的，反应堆是了不起的东西，走得像一只瑞士手表那样精确，而且只要有费米和他的小组那样能干的科学家，杜邦公司就不是在冒无谓的风险。康普顿则赶回办公室，给科学研究与发展总署成员、哈佛大学校长康南特（JamesConant）通了长途电话。电话刚一接通，康普顿就说：“那位意大利航海家已经到达新大陆了。”
“那么他发现当地的居民怎么样？”
“非常之友好！”
阁下：
费米和西拉德近期所做的一些工作的手稿已经寄给了我，这使我想到，在不久的将来，铀元素可能被转变成一种新的重要能源。已经出现的这种情况值得引起注意，如果必要，应迅速使其作用于政府机构的部门。我认为我有责任使您对下列事实和建议引起注意：
在最近四个月中，法国的约里奥和美国的费米所做的工作在大量的铀中产生了一个核连锁反应，通过该反应可产生大量的能量，以及新的像镭似的元素。……这一新现象有可能使人们研制出一种新型的极有威力的炸弹，这是非常可信的。这种炸弹可由船载并在某个港口内爆炸，只要一枚炸弹就很可能摧毁整个港口及周围的地区。
我知道目前德国已经停止出售它侵占的捷克铀矿开采的矿石。如果同时注意到德国外交国务秘书冯·魏茨泽克的儿子正在柏林的威廉皇帝研究所工作，那里正在重复美国人在铀方面所做的工作，就会明白德国人为何做出此举了。
——您真诚的爱因斯坦
在芝加哥大学的校园里有一座古老倾圮的建筑，这座建筑掩蔽着一座早已不再使用的橄榄球场的西看台，外形模仿中世纪城堡的式样，有着哥特式的角楼和雉堞，巨大的烟囱从窗口伸出来，伸到雉堞的上面，用灰粉刷过的墙上挂着一块镂花金属匾：“1942年12月2日，人类在此实现了第一次自持链式反应，从而开始了受控的核能释放。”这座建筑已在1957年被拆除，其原址树立着英国雕塑大师亨利·摩尔的作品“核能”，以纪念这一划时代的伟大事件。
这就是原子时代的出生证。
德国人可能将核裂变和链式反应用于军事的可怕前景令玻尔、迈特纳、费米等人忧心忡忡。费米曾寄希望于自持式链式反应只能在理论上实现，因为在实际情况中并不是所有裂变产生的中子都能轰击到铀原子的原子核，有许多会被吸收掉，而且裂变产生的中子速度太快，不能有效地用作轰击原子的子弹，除非能找到一种方法使它们慢下来。
这个复杂问题的挑战使得物理学家们立即行动起来，芝加哥大学、哥伦比亚大学、斯坦福大学都开始了这方面的研究工作，哥伦比亚大学比较有优势，因为它拥有回旋加速器和费米、西拉德这样的一流原子物理学家。费米于1939年1月25日哥大物理实验室所做的实验再次表明核裂变释放出巨大的能量，该年3月16日，哥大物理学教授佩格拉姆（GeorgePegram）致信海军军械部部长胡珀上将，向军方坦率地阐明了核裂变的军事潜力。现在美国的科学家开始担心这样一个事实：纳粹德国意识到这个潜力了吗？
1939年夏天，德国突然宣布禁止出口波希米亚地区的沥青铀矿，流亡美国的欧洲物理学家认为这种做法只有一个可能：德国已经开始将铀用于军事目的。比起美国本土的科学家来，这些来自德国、意大利、匈牙利的流亡科学家懂得独裁国家的政治结构和运转机制，那里存在着把研究工作与军事应用连接起来的纽带，尤其是他们当中大多数人都曾亲身体会过希特勒和德国的“新秩序”，在德国，一切科学研究都可以被纳入战争的努力之中。这就是为什么罗斯福只能从爱因斯坦、费米、西拉德等人那里得到警告的原因。这些人懂得军事独裁和权力的集中，而大多数美国土生土长的科学家却从未找到走出学术象牙之塔的大门。
当年7月，西拉德、魏格纳这两位流亡匈牙利人去普林斯顿大学拜访了爱因斯坦，三人决定应当起草一封信给罗斯福总统，提醒他德国人有研制出原子炸弹的可能，并且由爱因斯坦这位在美国最声名卓著的科学家来署名。到这封信最终写好的时候，爱因斯坦已经到纽约附近的长岛度暑假去了，由于西拉德不会开车，所以找了第三个匈牙利人——年轻的爱德华·特勒开车，那一天是1939年8月2日，二战爆发前一个月。
爱因斯坦仔细地阅读了这两张写得密密麻麻的打字机纸，最后评论道：“这将是人类历史上第一次利用不是来自太阳的能量”，然后在第二页下面签了名。这几个人都不是外交方面的专家，对于罗斯福能否读到这封信一点把握都没有，西拉德劝爱因斯坦将这封信寄给他的老友比利时王太后伊丽莎白，通过她将其转交给罗斯福，同时将副本抄送美国国务院。过了几天，西拉德的一位朋友提出了一个更好的主意，把这封信交给了华尔街金融家亚历山大·萨克斯，此人是罗斯福的经济顾问，有机会直接与总统见面。
10月11日，萨克斯将爱因斯坦的信交给了罗斯福，但是这两页东西太长，罗斯福听了一半就听不下去了，打发萨克斯次日再来见他。萨克斯深知此信的重大意义，一夜辗转反侧，搜尽枯肠，寻找可以打动罗斯福的语言。第二天早晨，他对罗斯福讲了拿破仑拒绝使用新发明的蒸汽船以至未能征服英国的故事，打动了这位总统。在回信中，罗斯福告诉爱因斯坦，他感到“这个情况十分重要，因此我成立了一个委员会，……让其全面论证你提及铀元素的那个建议的可行性。”
然而这个“委员会”（全称叫“铀顾问委员会”）成立的步伐一点也不快：听取证词、申请预算、审核报告、召开委员会会议、组织、改组董事会、种种变更指示……使得该委员会直到两年后的1941年12月6日，即珍珠港事件的前一天，才收到科学研究与发展总署（OSRD）署长、卡内基学院院长范尼瓦尔·布什（VannevarBush）发布的“全力以赴进行原子能研究”的决定。
前面已经说过，在哥伦比亚大学和美国其他大学中所做的试验证实了费米关于在裂变过程中会释放出中子的假说，因此链式反应在理论上是可以实现的，困难在于，一、铀裂变时释放的中子速度太快，无法有效地引发其他铀原子的裂变；二、裂变产生的中子四散逃逸，大多数在有机会起作用之前就逃逸到空气中或被其他物质吸收掉了。如果要实现链式反应，就必须使中子慢化，并大幅度地减少它们的逸失，使得裂变增殖的中子数与上一代中子数之比（K系数）大于1，这样链式反应才能持续下去。
中子减速是费米的老手艺了，在意大利皇家科学院工作时他就用石蜡、水等多种物质进行过中子减速试验。但是在哥大实验室进行多次试验后，费米发现水和石蜡中的氢吸收的中子太多，于是西拉德建议用碳做减速剂，因为碳原子也会使中子慢下来，而且只要其纯度很高，吸收的中子就比水或石蜡少（不纯的碳则有惊人的吞噬中子的能力）。费米和西拉德两人共同想出了一种他们认为会产生链式反应的设计：把纯石墨砖与嵌入铀块的石墨砖分层叠放起来，换句话说，这东西是一个“堆”（费米和西拉德两人为此共同拥有核反应堆的专利权）。但这个堆应该多大、该有多少层、形状是方的、圆的还是锥形的，却没有一个人知道。当然，通过试验可以得到想要的答案，但困难在于当时美国只有很少的几克铀，而且没有接近所需纯度的石墨。
采购成了一件重大的工作，费米将其推给了西拉德，后者在美国军方有许多身居高位的朋友。1940年初，美国陆军和海军向费米提供了首批购买材料的6000美元赠款，到开春时几吨高纯度石墨已经开始运抵哥大物理系大楼，费米和其助手成了泥瓦匠，亲自堆砌石墨砖。他们很清楚，在几个月、或许是几年内，是不会有足够的铀来尝试建造一座反应堆的，这倒暂不成问题，因为他们自己对于铀的性质也不甚了了，甚至连它的熔点都还没弄清，在建议铀顾问委员会对反应堆投入巨大的经费和精力之前，他们还有大量关于石墨和中子的研究工作需要完成。
由于材料不足，试验进行得很缓慢。到1941年春天，费米和他的小组建造了一个小型的反应堆，他们抠出一些石墨砖，在里面挖出小洞，放进铀块，然后再把石墨砖放回去。随着越来越多的纯净石墨送到哥大，这座反应堆越来越高，最后在该年秋天的时候顶到了天花板，但它还远远没有达到自持式链式反应的要求，太多的中子被吸收掉或逃逸了，需要更大的房间，更高的天花板。费米派他的助手在纽约四下寻觅这样的房子。
12月6日，即“铀计划”领导人布什宣布“全力以赴进行原子能研究”的决定后不久，费米就得到通知，他本人、他的小组、他的设备以及他收集来的各种材料都要搬到芝加哥去，因为美国物理学会主席、芝加哥大学的诺贝尔奖获得者康普顿教授（ArthurCompton）被任命主管链式反应的基础物理研究工作，康普顿决定把所有的工作都搬到芝加哥大学来进行。康普顿还委托威斯汀豪斯电气公司制造3吨纯铀，并委托美国国家标准局和联合碳化物公司制造所需的纯净石墨。
芝加哥链式反应实验室命名为“冶金实验室”（MetallurgicalLaboratory），不过里面一个冶金专家也没有。从纽约搬到芝加哥后，反应堆的高度增加了，但却仍然没有达到预期的效果，费米认为，石墨这种多孔物质中有很多空气，而空气中的氮起着吸收中子的作用，如果能在反应堆周围造成真空，也许能增进反应堆的性能。受食品罐头的启发，费米让芝加哥大学的铁匠制造了一个巨大的铁罐，抽出里面的空气，但中子逸失的现象还是很严重。有人建议用甲烷代替空气，但甲烷存在爆炸的危险，而费米的实验室已经发生过两次危险的爆炸事故了（一次钍粉爆炸，一次铍粉和镭粉爆炸），他最后否决了这个主意，决定建造一个更大的反应堆。
康普顿为这个反应堆找到的最理想的地方是芝加哥大学体育场（斯塔格体育场）西看台底下的一个室内网球场，这间屋子宽9米，长18米，高近8米，自从美国参战以后就被废弃了。物理学家们希望有更大的地方，但是其他几处更适于安装反应堆的地方都被芝加哥日益增多的军队部门征用了。
在新反应堆等待石墨和铀的同时，费米的助手安德森（HebertAnderson）去固特异轮胎橡胶公司定制了一个正方形的气球，固特异公司的人用惊异的目光瞪着这个纤瘦的年轻人，因为他们还从来不曾听说过有正方形的气球。安德森把精确的规格要求讲了出来之后，固特异的人勉强答应用胶化织物制作一个正方形气球，不过固特异公司“不能担保这玩意儿飞得起来”。
费米并不需要让它飞起来。两个月后，这个巨大的气球运到了芝加哥大学，费米小组七手八脚把它搬到室内网球场，用脚手架和升降机将它固定在室内，只留下一个供人员出入的扇形吊门，随后开始在里面组装核反应堆。从已经完成的无数试验中，费米对于这个反应堆到底应该是个什么样子已经有了一定的概念：它是一个直径26英尺（7.9米）的圆球，用一个正方形的木架支撑，外面罩着那个正方形气球。气球的作用是在必要的时候抽成真空，不过费米小组后来一直没有这么做。自愿来帮忙的中学生在室内网球场和附近的木工棚之间川流不息，搬来做好的木块，然后带走下一块木头支架的图纸。当物理学家们开始摆弄联合碳化物公司送来的纯石墨砖时，样样东西都变成了黑的：首先是网球场的墙壁和那个气球，接着是地面，石墨粉末铺满了地板，光滑得好像舞厅的地板一样，漆黑的人影在上面滑行着，他们的工作套衣和防护镜也是漆黑一片。气球里面，一堵高大的石墨黑墙正在迅速地增长，墙上还插着7根镉棒和3根硼钢棒，以控制中子增殖的数目。
随着反应堆的增高，费米进行了各种测试，那个石墨球的最上面几层始终没有加上去，因为反应堆达到临界大小的时间比预料的来得要快，从安放第一层石墨砖起仅仅过了6个星期，就到了12月2日凌晨。当时给反应堆做扫尾工作的是安德森，如果当时他抽出镉棒的话，那么他就会开动核反应堆，从而成为实现人工自持链式反应的第一个人，不过他决定把这个荣誉让给费米。
天亮之后，费米、康普顿及其助手们云集在网球场里，耐心地等待着最后一刻。在场的人中有一位是“冶金实验室”以外的人物：杜邦财团的克劳福德·格林沃尔特先生，他后来成为杜邦的董事长，而在历史性的那一天清晨，他恰好和杜邦公司的其他人在附近的一个房间里同军方的高级官员举行会谈，康普顿把他拉出来领到了现场。
格林沃尔特和杜邦公司的人当时正处于一种为难的境地：他们不知道怎样才能和军方达成协议。美国军方在1942年8月就接管了“铀计划”，并将其命名为“曼哈顿工程”。9月，美国陆军工兵上校格罗夫斯（LeslieGroves）被任命为“铀计划”或曰曼哈顿工程的负责人。该工程包含着比核研究更多的东西，包括生产石墨和铀（既包括金属铀又包括氧化铀），还有铀同位素的分离，以及一种新元素——钚的生产。杜邦公司被告知在铀的裂变过程中会产生钚，而钚或许适合于制造原子弹，于是格林沃尔特及其同事就被军方请到加州大学伯克利分校参观已完成的钚研究工作，然后飞往芝加哥与军方谈判制造用于生产钚的核反应堆事宜。格林沃尔特对是否接受这一合同犹豫不决，毕竟这是一笔价值十多亿美元的大合同，而且他的公司也愿意帮助打赢战争，可是……这是在说反应堆和钚啊！鬼知道这是些什么东西！
康普顿觉察出格林沃尔特的犹豫不决，于是决定打破常规，把他拉到网球场，让他亲眼目睹反应堆的第一次运转（据康普顿回忆，当时之所以挑格林沃尔特，还因为他的岁数较小，“可以在更长的岁月中亲身向后人讲述这一不平凡的时刻”）。他们登上了网球场北端的看台，除了3个呆在反应堆上的人之外，费米和他的助手们也在那里。这3个年轻人被称为“自杀队”，其任务是一旦链式反应失控就将一桶桶的镉溶液浇到反应堆里。此外还有一个叫乔治·韦尔的年轻物理学家站在地面上一根镉棒的旁边。其他的镉棒和硼棒都早已抽出来，现在整个链式反应就被这根镉棒制止着。
演出开始了。韦尔将镉棒抽出来一点，它还有13英尺留在反应堆里，盖革计数器开始咔哒咔哒地响起来，描笔移升了一点，在卷纸上绘出一道直线。费米给出更多的指令，韦尔每次把棒往外多抽一点，描笔就升到费米预先算定的那一点上，这个点就代表了K系数的大小。格林沃尔特紧张地喘着粗气，费米则镇定地微笑着，因为他预先进行了严格周密的计算，即使那根镉棒一下子完全抽出来，他也可以保证反应堆可以从容自在地按预定速率开始反应，根据计算结果，反应堆发生爆炸是绝对不可能的，而且也不会失控到放射出致命剂量放射线的地步。然而网球场里的人都是在和一种未知的东西打交道，所以小心谨慎还是至关重要的。
这样就到了午饭时分，虽然没有一个人做出饥饿的表示，费米还是宣布“我们去吃午饭吧！”午饭过后，大家又各就各位，这时格林沃尔特已经非常激动了。到下午3点20分，费米对韦尔说：“把它再往外抽1英尺。”随后转向看台上焦急的人群，补充说：“这次就成了。现在反应堆将开始链式反应。”K系数描笔上升到了1.00，然后是1.01、1.02、1.03……1.09、1.10，“自杀队”的3个人绷紧了肌肉等待费米发出指令。这群人注视着各种记录仪达28分钟之久，K系数稳定在1.09和1.10之间，反应堆的行为正如人们所料的那样。
尤金·魏格纳（就是1939年曾致信罗斯福的那位匈牙利犹太科学家）拿出了一瓶藏在身后的意大利基安蒂葡萄酒，向费米敬酒。所有在场的人都喝了酒，用的是纸杯子，悄然无声，没有祝酒。随后大家都在酒瓶的纸标上签了名，然后四下走散了。格林沃尔特赶回和军方会谈的那间屋子里，一口气宣布说：是的，按照军方的要求着手建造反应堆，这对杜邦公司来说是完全应该的，反应堆是了不起的东西，走得像一只瑞士手表那样精确，而且只要有费米和他的小组那样能干的科学家，杜邦公司就不是在冒无谓的风险。康普顿则赶回办公室，给科学研究与发展总署成员、哈佛大学校长康南特（JamesConant）通了长途电话。电话刚一接通，康普顿就说：“那位意大利航海家已经到达新大陆了。”
“那么他发现当地的居民怎么样？”
“非常之友好！”
[转帖]通向原子弹之路 3
[转帖]通向原子弹之路 2
[转帖]通向原子弹之路 4
[转帖]通向原子弹之路 5
[转帖]通向原子弹之路 6
[转帖]通向原子弹之路 7
[转帖]通向原子弹之路 8
[转帖]通向原子弹之路 10
[转帖]通向原子弹之路 11
[转帖]通向原子弹之路 12
[转帖]通向原子弹之路 13
[转帖]通向原子弹之路 14
[转帖]通向原子弹之路 15
通向四大之路2
通向财务自由之路体会1
量化宽松是通向地狱之路
通向第三次世界战争之路
(初入股市)通向高手之路
初入股市之通向高手之路
初入股市之通向高手之路
读《通向金融王国的自由之路》
通向王者之路的是胸怀和阳谋
(初入股市)通向高手之路6
马云：通向财富之路的十条箴言