费米的研究工作,在1934年夏季暂时被打断,那是由于接受了南美洲的巴西和阿根廷两个国家的讲学邀请。
在海上度过了风平浪静的 16天,到达了阿根廷首都布宜诺斯艾利斯,接着,又过了三个多星期贵族式的生活。每到一处,都受到了显贵政要和学术界的热情欢迎。他们把费米夫妇安排在他们这辈子从未见到过的最现代化、最豪华的酒店里,或领他们游览风景名胜,盛情邀请他们到豪华剧院里坐包厢看戏,或邀请他们出席私人家庭晚宴,美酒佳肴,殷勤招待。直到后来,费米真希望不要再接到任何请帖,好让肠胃休息一下。
不论是在首都还是在小小的柯尔多巴镇,还是在文化水平甚高的蒙特维地亚,风景优美的圣保罗和景色宜人的里约热内卢,费米的讲学,每场总是座无虚席。说明他们对科学都很有兴趣。
费米于10月回到罗马。这时,他的实验室增加了一位新成员,名字叫贝伦诺·庞德可夫,也就是16年后逃到苏联的那一个。这时他21岁,前两年由比萨大学转到罗马大学物理系学习,现已获得学位,并被批准协助用中子来撞击元素的工作。
一天上午,庞德可夫和亚马尔第在试验某些金属的人为辐射。平时试验时,金属总是先被做成中空的圆筒,以便放入中子,然后把圆筒放在一个铅匣里。这天上午,他们两个用来做试验的金属是银,庞德可夫首先发现用银做成的圆筒,反应有点奇怪。要是把装有中子的金属圆筒放在铅匣子里,其反应便不一样。
庞德可夫和亚马尔第都觉得很奇怪,便跑去报告费米和拉赛谛。
拉赛谛认为那只是计算上的错误。而对一切现象都不敢臆断的费米,却提议他们把圆筒放在铅匣之外来试试,看结果会怎样。
这样,连续几天,他们在实验中发现了更多奇怪的事情。他们发觉,圆筒周围的东西似乎都可以影响到它的辐射情况。要是把圆筒放在木桌上时,其中被中子撞击后的辐射,便比放在一片金属上为多。
物理学家们对这种现象非常感兴趣。他们把中子源放在圆筒之外,再把一些其他东西摆在它们之间。他们发现用铅片时,辐射便稍有增加。
铅的质量很大。费米便提议说:“下一次让我们用较轻的东西来试验一下。比如说,用石蜡。”
计划好了。10月22日上午,他们找来一大块石蜡,在上面挖一个洞,把中子源放入洞里,当银圆筒发生辐射后,便拿到盖格计算器上去计算它的辐射量。那架计算器疯狂地滴滴哒哒响了起来。大家兴奋地欢呼起来:“奇怪!真是不可思议!”“简直是鬼使神差的魔术!”
石蜡使银的人为辐射增加了100倍。
中午,他们老不情愿地离开实验室照常去用点心。这时的费米,以他一贯对新事物的敏感反应,在单独用膳时,就对石蜡奇怪反应原因想出一个头绪来了。
他想到了放射的速度问题。发现了石蜡的现象,它的作用在于石蜡里含有的大量氢气,能使中子放射速度减低。而减低了放射速度的中子,就会有多得多的机会来和银的核子相撞。就像一颗速度低的高尔夫球比一颗速度高的更有入洞机会。因为速度高的会从洞口直滚过去。
如果费米的解释不错,那么,其他含有大量氢气的物质,也应该和石蜡有同样的作用了。费米于是提出:“让我们看看相当分量的水,会对银的辐射发生什么作用。”
他们很自然地想到实验室后面,科尔比诺私人花园里的金鱼喷水池。马不停蹄,当天下午,他们就把中子源和银圆筒拿到喷水池上来,把两样东西都放到水里做试验。结果,水里的金鱼虽然很镇静,水池边的人们都大为兴奋。费米的理论被证实了:水也使银的人为辐射增加了许多倍。
这天晚上,他们聚集到亚马尔第家里,共同商议起草实验报告,以及一封寄给《科学研究》杂志的信。具体分工是:费米口述,赛格勒记录,金妮打字,其余的人都可提出参考意见。这事本来很简单,但是,只听见他们大声说话,热烈辩论,兴奋地在楼板上走来走去。以致他们离开时,女仆低声问主人:那些客人是不是都喝醉了?
现在,他们有更多的工作要做了:再度试验多种元素,以不同厚度的合适物质围住中子源,测量被减低了放射速度的中子的能量等等,使他们的理论更为完善。
几天后的一个上午,科尔比诺到实验室来。他问他们目前在做什么?
他们说,正在准备对他们的实验写一篇更详尽的报告。
科尔比诺立即生起气来。
“什么?你们想发表比你们已经发表的更多的东西吗?”科尔比诺的话冲口而出,还配以迅速的手势。“你们疯了吗?你们没有想到你们的发现也许可以应用到工业上去吗?你们没有想到,在详细报告怎样制造人为辐射物质之前,必须首先取得专利吗?”
专利!这对那六个研究者倒是一个重要的提醒。
那几位物理学家虽曾讨论过低速度中子的用场,却没有想到他们是发明者。由阳电子和速度未减低的中子撞击所产生的辐射量是那样微小,自然难以想象到实际的用场。但是现在,低速度的中子既然可以使辐射量增加至百倍之多,那么,在不久的将来,用人为的辐射物质来代替稀少的天然辐射物,自然是想象中的事了。但当时那几位物理学家只预见到,这种人为辐射可能在医药上和化学上有些用途,却从来没有想到核能的发展。
至于取得专利这一点,他们却犹豫不决。他们在“象牙之塔”里面工作,自得其乐,对工业上的事情不懂也不管。他们认为科学家为自己的发现而要求专利,还是罕见的事。
费米喜欢说,他不去找钱,钱却会来找他。这时他的收入有罗马大学和意大利学院的薪金,出版著作的版权费,国营广播公司董事会的车马费,出国节省下来的钱以及投资所得的利润等。全年收入相当于7500美元,在意大利算是可观的了。也就从未想到专利问题。
但是,科尔比诺却坚持他的意见。他是个很实际的人,参加了好些工业经营,阅历丰富。他的“孩子们”一向都肯听从他的劝告。于是,费米、拉赛谛、赛格勒、亚马尔第、达古斯丁诺、庞德可夫和那位供给铀的“老天爷”特拉巴齐便联名申请“用低速中性电子产生人为辐射”的专利权。
他们又辛勤工作了一年。但没有重要的发现。尝过成功滋味的赛格勒,觉得研究工作和成就都延迟下去了,就对费米说:“你是‘教皇’,有的是智慧。你能告诉我,目前的成就是否一年比一年减少了呢?”
费米一点也不犹豫,用“教皇”的口吻说:“到物理图书馆去,那里有大本世界地图。打开来看,你就可以得到解释了。”
赛格勒照着去做。找到了世界地图,一打开,就是阿比西尼亚。
墨索里尼酝酿了很长时间的对阿比西尼亚的战争,终于在1935年10月爆发。这使这些物理学家和其他能用脑子的意大利人都深感不安。随后,他们天天都在注意并无胜利可言的战事的发展。一方面感到不满,担心经济制裁对意大利本来就已脆弱的经济来一个雪上加霜。另一方面却又怀着幻想:军事上的失利会带来一次政治危机吗?也许会发生叛乱?会来一次军事政变?
在这种情形之下,有谁能够全神贯注于研究工作呢?何况,原来无牵无挂的那群合作伙伴都已逐渐离散。特别是在罗马学生中最聪明最有前途,对物理学该有最大贡献的马佐拉诺,由于法西斯的黑暗统治,悲剧地结束了他的生命。