中国杰出的女核物理学家——何泽慧

侯新杰 邵梦迎

(河南师范大学物理与材料科学学院,河南 新乡 453007)

何泽慧是我国著名核物理学家和中国科学院院士．她因早期的核物理研究导致发现铀核的三分裂现象和首次发现铀核四分裂现象而在物理学界闻名,回国后研制原子核乳胶和开拓我国中子物理、裂变物理领域,并推动宇宙线超高能物理和高能天体物理研究,做出了极为重要的贡献．著名的物理学大师彭恒武就赞其为“晋北木兰,苏南才女”．让我们通过此文来领略其传奇的一生．

1 求学经历

1914年3月5日,何泽慧生于江苏苏州,父亲何澄早年东渡日本,加人同盟会,投身辛亥革命,是孙中山的坚定追随者．母亲王季山家族不仅世代身居高位,而且还是科学望族．严谨、朴素的家风为何泽慧提供了良好的学习环境．6岁时何泽慧进入外祖母谢长达创办的振华女校学习,谢长达是近代著名教育家、社会活动家,1906年在苏州创办振华女校,寓意为“振兴中华”．谢长达的三女王季玉,20世纪初留学美国,学成回国后出任振华女校校长．王季玉认为女子教育不应该忽视当前的社会状况,应该具有国家观念．她不仅让学生接触社会,认识当时日益严峻的社会状况,而且重视理科教学和英语教学,数理化都是应用国外原版教材,要求也比同期其他学校高．何泽慧在振华女校学习12年,从小学读到高中毕业,打下很好的理科和英文基础．

谢长达对教育的重视,以及其家族在科学领域的建树,深深地影响了何泽慧,使她在兵荒马乱的时期,仍然坚守在科学探索的道路上．而她对女性权利的不懈争取也给当时年幼的何泽慧留下了深刻的印象,因而,何泽慧在一生中无时无刻不在竭力追寻男女平等,为女性权利鼓与呼．而她也在用自己的方式和方法同男女不平等进行抗争．

1932年,何泽慧考取了清华大学物理系．那时的物理系,名师云集,盛极一时．理学院第一任院长、物理学家叶企孙,早年获得美国芝加哥大学博士学位的物理学家吴有训等都在此任教．这一年清华大学物理系一共招收的28名新生中,有8位女生．但由于受到传统偏见的影响,教授们认为女生读物理难以学有所成,纷纷劝她们转系．何泽慧就与其他女生一起找物理系理论,当时的系主任叶企孙只好答应她们暂时留下．然而,物理系的课业负担的确很重,加上学校与当局不断劝说,多数女同学中途转系或转学,唯何泽慧等三人以顽强的毅力坚持到了最后,而且毕业时何泽慧的论文《实验室用电流稳压器》获得了90分的最高分．然而作为女性,何泽慧毕业找工作时再次受到了挫折．那时,日本入侵中国,南京军工署招去了许多优秀毕业生,但由于受封建残余思想影响,那里不要女生．就在何泽慧苦于无法施展抱负时,她得到一个消息,那时的山西省政府有一项规定,凡是毕业于国立大学的山西籍学生,山西省均资助3000大洋的出国留学费用．因为当时用银元购买德国马克较为便宜,且赴德国留学的费用较低,1936年何泽慧便用这笔钱,选择了赴德国柏林高等工业大学技术物理系攻读博士学位．她出于抗日爱国热诚,毅然选择了“实验弹道学”这一专业．当时柏林高等工业大学的技术物理系与德国的军事工业有着密切的关系,保密程度很高,一般不接受外国人在那里学习,这是技术物理系第一次收外国学生,弹道专业也是第一次收女性学生．这两个先例都是何泽慧打破的．1940年她以《一种新的精确简便测量子弹飞行速度的方法》论文获得工程博士学位．

何泽慧在德国取得博士学位后,由于第二次世界大战爆发,她不得己在德国滞留下来．何泽慧于1940年进入柏林西门子工厂弱电流实验室参加研究工作．在柏林期间,她寄住在著名原子光谱学家帕邢家里,教授夫妇待她非常好．1943年,帕邢介绍何泽慧到海德堡威廉皇家学院核物理研究所,在波特(1954年诺贝尔物理学奖获得者)教授指导下从事原子核物理的实验研究．凭着聪明和智慧,她跨越了一般人认为的专业隔阂,迅速进入了新的领域,并取得了显著成绩．

何泽慧也在这个时候收获了她的爱情．何泽慧转入原子核物理领域时,与在法国约里奥-居里夫妇指导下从事核物理研究的钱三强有了书信往来．钱三强是著名国学大师钱玄同的儿子,是何泽慧清华大学时的同学．同窗四年,彼此有着较深的了解．上学时,这位来自江南园林之城的女同学就曾给钱三强留下了很好的印象．何泽慧与钱三强自清华大学毕业后,就各自选择了自己的求学道路．何泽慧1936年去了德国,钱三强则于1937年到法国巴黎大学居里实验室,跟随约里奥一居里夫妇学习镭学．由于德法是交战国,直到1943年,两国之间才可以通信．何泽慧给7年未曾见面的钱三强写了一封信．由于战争,信不能封口,而且只限25个单词．信的大意是:她与国内的家人己中断音信很久,问钱三强有没有办法与国内通信,希望能帮她向亲人转达平安消息．就是这封信开启了何泽慧与钱三强美好爱情的序幕．随着二战渐近尾声,两位年轻人的通信也越来越频繁．何、钱二人在书信往来中也萌发了超越信赖关系的情感．

2 科学发现

2.1 正负电子弹性碰撞现象的首次实验现象

1943年,何泽慧来到海德堡威廉皇家学院核物理研究所,开始核物理学的研究工作．1945年,她在利用磁场云室研究Mn-52的正电子能谱时,从上千张照片中注意到一种近似于S形状的奇特径迹,与一般的正电子径迹都不一样．经过仔细分析,原来这是一个正电子与负电子相遇,但并没有像通常那样发生湮灭作用(即如同英国物理学家狄拉克预言的那样,正负电子消失,变成两个γ光子),而是像两个粒子正面弹性碰撞那样,正电子把绝大部分能量都交给了负电子,自己只剩下很少的一点能量．这是一个很稀有的现象．这项成果先后于1945年9月在英国布列斯托尔举行的英法宇宙线会议和1946年7月在英国剑桥举行的国际基本粒子与低温会议上报告,引起与会者的很大兴趣,并被英国《自然》杂志载文介绍称之为“科学珍闻”．正电子与电子之间的弹性散射,通常称为巴巴(C.H.J.Bhabha)散射,以区别于称为缪勒(Muler)散射的电子与电子之间的弹性散射．何泽慧详细地研究了这个问题,并把观测结果与巴巴、波特、贝特(H.A.Bethe)的理论计算作了比较,相符很好．过去用云室做正电子能谱的工作者事实上都应该观察到正负电子弹性碰撞的现象,但一直没有被人注意到．而何泽慧敏锐而细致的观察能力,在科学实验中不放过任何一点异常迹象的探索精神,以及对新想象做出正确分析的本领,在这件事情上己经显露出来了．

2.2 首先发现并研究铀的三分裂和四分裂现象

1946年春,与钱三强组成家庭的何泽慧从德国来到法国巴黎．从此,何泽慧也到法兰西学院原子核化学实验室和居里实验室来从事原子核物理的实验研究．自从核裂变发现以来,人们关于核裂变的认识就是一个重原子核分裂成为两个较轻的原子核．理论上曾经提出了裂变成为3个碎片即三分裂的可能性,但是并未引起人们的注意．1946年7月,在英国剑桥举行的国际基本粒子与低温会议上,两位英国青年科学家出示了一组用核乳胶研究裂变现象的照片,其中一张记录到一个三叉形状的径迹,当时被简单地解释成裂变的两个碎片伴以一个α粒子,而没有作进一步的探讨．这张照片引起了钱三强的很大兴趣,回到巴黎后,立即带领两位研究生着手进行实验．

早在一年前,他就在英国学习了核乳胶制作技术,而三分裂现象需要在大量的裂变径迹中去寻找,使用核乳胶来替代云室进行探测可以获得更高的灵敏度与更清晰的图像,在当时是一项相当先进的技术．何泽慧稍后也参加进来,很快以其细致和耐心在工作中发挥了重要作用,找到大量三叉形径迹．1946年12月9日在《法国科学院周刊》上公布了初步研究结果,题目为《俘获中子引起的铀的三分裂》．在研究三分裂现象的过程中,何泽慧于1946年12月20日首先发现了一个四叉形径迹,这个四分裂现象的碎片质量数约为99, 84, 27, 26．这个结果作为第一个四分裂事例的证据于12月23日在法国科学院《通报》上发表．次年2月,他们又找到了第二个四分裂事例,其碎片质量数为84, 76, 72, 4,他们推算出裂片的总动能为102 MeV,两个四分裂平均总动能比两分裂时地50 MeV,这刚好与玻尔-惠勒理论给出的差值相同．

三分裂和四分裂的发现和证实不但揭示了裂变反应的复杂性和多样性,而且提供了研究处在断裂点附近的原子核各种特性的可能性．钱三强和何泽慧的实验所引发的一系列研究成果,大大深化了人们对于裂变现象的认知．三分裂现象作为研究裂变过程中断裂点特性的一种独特的探针,至今仍然是裂变物理学家有兴趣研究的对象．

3 学成归国

在科研上取得的巨大成就,周围的人都以为他们将会长期在居里实验室工作下去,何泽慧和钱三强都很清楚,继续留在巴黎,对自己的科学工作当然是十分有利的,回到贫穷落后、战火纷飞(当时中国正处在解放战争将进入转折阶段之时)的中国,恐怕很难在科学实验上有所作为．不过,他们更加清楚的是:虽然科学没有国界,但科学家都是有祖国的,正因为祖国贫穷落后,才更需要科学工作者努力去改变它的面貌．这一对学有所成的青年科学家没有忘记亟待改变贫穷落后面貌的祖国,而国内一些大学和研究机关也开始开展核物理研究．手头研究项目全部完成后,他们毅然选择返回祖国．

1948年夏,何泽慧与钱三强回国,何泽慧在“北平研究院”工作．新中国成立后,近代物理研究所成立(1958年改称原子能研究所),何泽慧全身心地投入到研究所的创建工作中.为了建立我国自己的核实验技术基础,她选择制备原子核乳胶作为研究课题．20世纪50年代初,世界上还只有英国和苏联两个国家掌握制造原子核乳胶的技术.何泽慧领导的研究小组在十分简陋的条件下开展工作,于1956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,在灵敏度等主要性能方面达到与英国伊尔福C-2相当的水平．获得1956年度中国科学院奖(自然科学部分),即首次国家自然科学三等奖．当时,核乳胶的最高水平是以英国伊尔福G-5为代表的电子灵敏乳胶,配方与工艺都保密．何泽慧敏锐地指出X光底片用金增感解决了低能电子灵敏问题,我们可以借鉴．1959年,何泽慧领导的研究小组制备的乳胶就达到了G-5水平．

新中国成立后面临着西方列强的核威胁,1955年,我国决定大力发展原子能事业．何泽慧两次赴苏联考察,参加钱三强先生组织的“热工实习团”,利用国外有利条件进一步培养了核物理人才．由于是女性,又是钱三强先生的夫人,何泽慧没能进入核武器研究的第一线,最终两弹一星的科学家名录中没有何泽慧的名字,但新中国原子弹、氢弹的成功研制,她的贡献却不能被磨灭．

彭桓武先生在去世前曾在媒体采访中提到,当时原子弹研究成功之后,中国科学家又加紧研究氢弹的步伐．这期间,邓稼先先生曾看到一个与氢弹研制相关的数据,该数据的准确与否将直接决定氢弹研制的方向．但中国的科学家都不敢确信该数据是否准确．最后,是何泽慧带领她当时所在的原子能研究所的中青年研究人员,不分昼夜地做实验,在短短几个月内就完成了原本要花好几年时间才能完成的实验,证明该数据不准确,让氢弹研究没有走弯路,也间接地成就了中国从原子弹到氢弹的短时间跨越．

有记者曾问何泽慧,没有参加原子弹研究的核心工作是不是受到了打击．她却看得很淡,有没有参加原子弹研究的核心工作,对她而言并不重要,重要的是自己做的事情“对国家有益处”．

1956年以后,何泽慧在相当长的时期里全面负责领导了物理研究所(后为原子能研究所)中子物理研究室的工作,领导建立了中子物理和裂变物理实验室,培养了一批具有基础科学研究素质的人才、创建了基本实验条件、研究核数据的测量方法、测定核反应的数据以及开展中子物理和裂变物理的研究、指导了20多项课题．她为开拓我国中子物理学与裂变物理实验领域并配合核武器研制作出了重要贡献．

20世纪70年代,何泽慧转入高能物理研究所后,组织领导了宇宙线研究．在她的支持下,高能所宇宙线研究室通过国内和国际合作,在西藏建成了世界上海拔最高的高山乳胶室．她倡议发展中国的高空科学气球系统,为我国开展空间宇宙线和高能天体物理实验研究建立了必要的空间运载手段,使中国成为世界上少数几个能独立研制和发放科学气球的国家之一．高空气球项目上马时,她顶住了压力,确保该项目得以进行,使刚刚起步的高能天体物理免于夭折．

1984年,何泽慧卸任中国科学院高能物理研究所副所长职务,照理,她可以歇歇了．但是,对于一个热爱科学、把终身献给科学的人来说,是难以办到的．何先生心系科研,退而不休,像往常一样,天天坚持上班．她做了一些科学史的考证工作,如裂变发现史,德国为什么发现了裂变现象却没有造成核弹?她仍指导培养研生,与中青年科研人员研讨问题．作为学界前辈,她继续关心着中国核物理与高能物理事业的发展．

许多在外地举办的学术会议,何先生同年轻人一起坐长途卧铺汽车,不辞长途跋涉的辛劳．在会发言,奖掖后学,给予年轻一代极大的鼓励．

4 结束语

何泽慧将自己的一生献给了祖国科学事业,不计较名利和个人得失,在荣誉面前始终保持着冷静清醒的头脑,奋战在科学研究第一线．在科学研究中,何泽慧始终“立足常规,着眼新奇”．她尊重客观事实,善于从实验过程中捕捉问题,同时保持思想上的活跃和开放,不为书本或前人束缚．她为人耿直,刚正不阿,坚持男女平等,对于有才华的人她敢于破格提拔,有人受了委屈,她常常仗义执言,打抱不平．她是中国核物理界的象征性人物,也是女科学家的杰出代表,但是她始终谦虚低调,质朴无华,无论是工作还是生活,她都十分节俭．2011年6月20日7时39分何泽慧先生安详地离去,享年97岁,但是她的科学精神和高尚品格作为宝贵的财富留给我们每一个人．