她带领几个人的团队,完成了不亚于世界第一

作为我国女科学家的代表,何泽慧似乎总是与“核”有着不解之缘。

何泽慧(年)她与钱三强被誉为“中国的居里夫妇”。在法国,他们发现并研究了铀核的三分裂四分裂现象。回国后,何泽慧从核乳胶的制备开始,在核科学创业史上写下闪亮的一笔。

始终在科研第一线

原子核物理的发展与探测技术关系密切,何泽慧的博士导师汉斯·盖革,就以探测粒子的盖革计数器而闻名。20世纪40年代初,钱三强在巴黎的γ射线研究和何泽慧在海德堡的正负电子碰撞研究,都是改进并利用了威尔逊云室。年,英国布里斯托尔大学的鲍威尔研制成功一种性能大为改进的核乳胶,可以探测α粒子甚至质子。很快,核乳胶照相技术以其简便持久、精确直观等明显优势,在核物理领域获得广泛的应用。年底,钱三强被专门从巴黎派往英国,学习了这种技术,然后与何泽慧一起用于重核的多分裂研究。钱三强寄给鲍威尔的四分裂照片及题字:向鲍威尔博士致以最深的谢意!首例铀核俘获慢中子产生的四分裂,11月22日发现于巴黎法兰西学院核化学实验室。注意何泽慧的名字写在钱三强的前面年回国后,钱三强与何泽慧来到新成立的北平研究院原子学研究所。该研究所被中国科学院接收,年5月重组为近代物理研究所。自此,钱三强更多投入到了科学组织管理的工作。而何泽慧始终未脱离科研第一线,将他们的研究工作延续了下去。何泽慧在中科院第一宿舍家中(年冬)

白手起家制备核乳胶

面对几近白手起家的境况,何泽慧等科研人员必须从基本的探测技术开始研制。最初,她和彭桓武分管研究所的实验和理论部门,何泽慧的研究任务主要有两个:一是试制照相乳胶工作,研究人员有杨光中、陆祖荫、王树芬等。困难主要是国内不能完全买到研究所需的化学药品,质量优良的乳胶亦不易购买,质子源也无从获得。二是指导金建中和肖振喜装置自由膨胀式云雾室,利用云雾室,就可以研究正电子与负电子的散射问题。不久,研究所划分为四个大组,何泽慧负责“原子核物理组”,重要的一项工作就是制备核乳胶。

制造中国自己的核乳胶

照相乳胶在当时是一项保密技术,西方国家有成熟的胶卷工业,如苏联就设有专门的乳胶和胶卷研究所。在照相乳胶基础上改进的核乳胶,带电粒子穿过的阻力是空气的几千倍,空气中的射程是几米的话,在核乳胶中只有几毫米,这样就可以在小体积范围内呈现出一个复杂现象,因此核乳胶是核物理研究的得力工具。但从国外购买乳胶往往因时间过久而灵敏度降低,所以必须学会制造中国自己的核乳胶。鲍威尔年代利用气球携带核乳胶,研究宇宙线,我们不禁联想到何泽慧晚年在高能所也是分管宇宙线工作,释放探空气球当初钱三强向剑桥核物理学家鲍威尔教授学习核乳胶制作的时候,核乳胶技术还尚未定型。实际上鲍威尔也不是亲自制备,而是委托依尔福公司根据他的要求制作,他再用显微镜检查改进。

改进核乳胶的鲍威尔教授,他支持新中国的科学事业。年访华,曾到何泽慧的实验室参观,对她试制核乳胶的工作表示称赞,但何泽慧和钱三强已带领实习团前往苏联学习原子能,未能见面

而国内根本没有照相制片工业基础,所以在近代物理研究所,核乳胶制备将全部由何泽慧和助手们亲自动手完成。

获中国科学院自然科学奖金的工作

在何泽慧直接领导下,经陆祖荫、杨光中、王树芬近三年数十次的试验,积累了不少经验。不久,杨光中参军,王树芬调俄专学俄语,孙汉城加入。起初做一锅核乳胶要三个人同时操作。第一道工序“乳化”,将盛有明胶水溶液的烧杯放在45-50℃的恒温水浴中,何泽慧手持特殊形状的玻璃搅棍不停地搅动,陆祖荫拿一个内盛溴化钾水溶液的玻璃滴管,孙汉城拿一个内盛硝酸银水溶液的玻璃滴管。在有暗红灯的暗室中,三人都听一台节拍机的指挥,每响一下,何泽慧的搅棍转一圈,陆、孙各按一下滴管的橡皮球,溴化钾与硝酸银各滴下一滴。溴化银微晶体就形成后,有明胶的保护,这些微晶体悬浮在溶液中,不易沉淀。

陆祖荫

何泽慧对陆祖荫和孙汉城两位助手特别偏爱,孙汉城说:“我是她手把手地教出来的,她对我很关心,也是严师。”他的动手能力一开始比较差,因为做乳胶不能见光,在暗室里面,又有许多玻璃器皿,有些粗手粗脚的他,啪,今天把烧杯碰掉了,啪,明天又把搅棍碰掉了。这些事多了以后,何泽慧就用在德国的经验教育他们:“手里拿个东西,你要自己想象自己是个老太太,你抱着花瓶走路,你要慢慢地走,你不能动作太快了,动作一快就要闯祸。”

陆祖荫手绘的“乳化用滴管与搅棍”示意图

不久,陆祖荫改进了设备,巧妙地用有旁路进空气泡的玻璃管代替原用滴管,进气量由打破的一小段温度计的毛细管长短来调节。搅拌也改用了电动马达。以后制备乳胶就由一个人操作了,解放了何泽慧。她主要管指导与讨论,用显微镜仔细观察乳胶,把好质量关。就这样,何泽慧和陆祖荫、孙汉城两个助手继续改进核乳胶。几位物理学家承担起了化学家的工作,只能是边干边学。在极为简陋的设备条件下,凭借自我摸索,何泽慧小组在年就做出了灵敏度可与C2相比的乳胶,但是溴化银颗粒会发生聚沉,还有待改进。年初,苏联科学家代表团来研究所进行工作座谈,谈到乳胶制造问题时,苏联专家对中国自己制造核乳胶的必要性表示肯定,但同时也认为工作的推进比较困难,应建立专门的机构和大实验室,组织大批的人员来做。但在何泽慧的严格把关下,这些问题逐一得到解决。年制成对质子、α粒子及裂变碎片灵敏的原子核乳胶核-2和核-3乳胶,该项工作获得了年度中国科学院自然科学奖金。

“原子核乳胶制备过程的研究”获得中国科学院首次颁发的科学奖金,该奖项被追认为首届国家自然科学奖,获奖人为何泽慧和合作者陆祖荫、孙汉城

培养后辈,继续攻关

为了能够探测不带电的中子,进行中子物理研究,何泽慧又领导研制了核-2载硼和核-2载锂乳胶,即分别加入含硼或含锂的溶液,利用它们与中子的反应产生带电的粒子进行探测。我国的这两种乳胶也有特点,硼锂含量比国外的要高,保存时期也比较长。它们在中子物理实验,特别是在测量原子弹的点火中子源时发挥了作用。

何泽慧在家工作(年)

此后,何泽慧从培养人才的角度,考虑到不能让年轻科学家一辈子制造工具,还要开展研究,就安排陆祖荫转向核物理实验。孙汉城则要“继续奋斗”,把对电子灵敏的核乳胶做出来,这一安排包含了何泽慧对孙汉城的长期规划,打算将来让他主攻高能物理。

何泽慧在家辅导孩子作业(年)

各种带电粒子中最轻的就是电子,电子的能量损耗率比其他粒子都小,所以难以记录。在核乳胶中所产生的潜影最少。从年开始,何泽慧与孙汉城、刘惠长就着手研制对高能带电质点灵敏的核乳胶,不断提升核乳胶的灵敏度,改进核乳胶的性能。何泽慧敏锐地指出:“X光底片实质上是电子灵敏,有些文章说明X光胶片用的是金增感,我们可以借鉴试试。”这就为提高灵敏度问题指明了方向。年,新型核乳胶可以记录电子径迹,经过反复改进,终于制成电子径迹更为明显的核5乳胶,达到国外同类产品水平。

何泽慧在中关村特楼前(年)

几个人的小组完成了令人难以相信的事

年5月,以朝永振一郎为首的20名日本物理学家访华。他们参观物理所之后总结道,何泽慧“领导的只有几个人的小组做出了使人难以相信的事,就是完成了不次于英国夸为世界第一的依尔福G5乳胶的优良原子核乳胶,现在已投入生产,对中国的宇宙线学界利益将不知有多大”。他们对何泽慧先生“作粒子活动的实验很钦佩”。而进行粒子物理研究的基础就是当时对质子、电子灵敏的核乳胶研制成功。年何泽慧在原子能楼乳胶实验室忆述往事,何泽慧的办公室在二楼东南端,北侧对面就是制作核乳胶的实验室(暗室)。如今该楼已经完成了历史使命,但它见证了中国科学的崛起,不会随着老一代科学家的谢世而烟消云散来源:科技导报



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