进一步探索和归纳元素的科学家们

有关原子核物理特性的新见解持续不断地涌现出来。1917-1918 年,物理学家莉泽.迈特纳(Lise Meitner)和化学家奥托.哈恩(Otto Hahn)在柏林发现了第 91 号元素——鏷。迈特纳是奥地利人,在获得博士学位后前往德国寻找更好的职业发展机会。1907 年,她被柏林大学化学系的哈恩录用,成为其无偿合作者。她不得不在地下室工作——因为女性不应该被看到。1913 年,在哈恩调任至柏林-达勒姆的威廉大帝化学研究所(Kaiser-Wilhelm Institute for Chemistry)后,她成为该研究所的「合伙人」。

哈恩和迈特纳在放射性衰变系中寻找锕的「母物质」(mother substance)时,发现了鏷。当时寻找新元素的竞争十分激烈,因此有关孰先孰后的纠纷不可避免地随之而来。哈恩和迈特纳最终被认定为是第一个发现鏷的团体,因为他们收集的物质量更多且对该物质特性的研究比其竞争对手更为完整。

另一个元素,第 75 号元素铼,于1925 年由德国化学家伊达.诺达克(Ida Noddack)和她的丈夫沃尔特.诺达克(Walter Noddack)在柏林发现,与他们合作的还有电气工程公司Siemens-Halske(后来并入Siemens 子公司)的奥托.伯格(Otto Berg)。伊达.诺达克原本是一名化学工程师,但是她放弃了化工行业的工作而去寻找新元素。1925 年,她开始在柏林的帝国物理和技术研究所担任无偿客座研究员,当时沃尔特在那里担任化学实验室的负责人。诺达克夫妇努力制备了可称

的铼——以莱茵河命名;铼是地球上最稀有的元素之一,不具有放射性。

诺达克夫妇还宣称找到了第43号元素,他们称之为鎷(以波兰马苏里亚命名)。但他们从未成功地再现其光谱线或分离出这种物质。事实上,使用「湿化学2」方法研究这种元素是没有用的。1937年,第43号元素成为第一个人工制备而成的元素,被命名为鍀。

玛丽.居礼因为其自己的研究成果而得到认可,并在皮埃尔去世后接替了他在巴黎大学的职位。但伊达.诺达克不同,她在她丈夫的实验室以客座研究员的身份工作了大半辈子。这也是1934 年她提出原子核可分裂理论时没有得到重视的原因之一,现在这个原子核分裂的过程被称为核裂变。

1932年中子的发现和与之引领出的1934年放射性的发现开辟了一个全新的研究领域——在实验室中通过用粒子轰击原子来制造新的元素。1934年,物理学家恩里科.费米(Enrico Fermi)及其罗马大学的同事宣布,他们通过用中子撞击铀制造出了第93号和第94号元素。伊达.诺达克在《应用化学》(Angewandte Chemie)上发文指出,费米未能证明撞击没有产生其他化学元素,包括一些原子质量较轻的元素。「可以想象,」她说,「原子核会分裂成几个大的碎片。」但物理学家们忽略了她的声音。

1938 年,迈特纳和哈恩意识到费米制造的其中一种元素是钡,并且铀原子核的确已经分裂了。那时正处于第二次世界大战前夕,身为犹太人的迈特纳已逃往瑞典。虽然是她的计算让哈恩相信铀原子核的确分裂了,但哈恩在1939 年发表研究结果时并未提到迈特纳的名字,也没有在1945 年接受1944 年的诺贝尔化学奖时将这件事澄清。

这些女性先驱大多与男性研究人员合作,因此很难区分他们的贡献。玛格丽特.佩里(Marcerite Perey)是一个例外:这位法国物理学家被认为在1939年独立发现了第87号元素——钫。佩里在19岁时加入玛丽.居礼的巴黎研究所,担任实验室技术员,由伊雷娜.约里奥-居里(Irène Joliot-Curie)和安德烈.德比埃尔内(André Debierne)提供指导。两人分别要求她计算同位素锕-227的精确半衰期,这是一个精细的技术过程,就在这期间佩里发现了新元素钫。因为当时伊雷娜.约里奥-居里和安德烈.德比埃尔内无法就佩里究竟为谁工作达成共识,所以他们都无法说明自己在这一发现中所发挥的作用。后来佩里成为了斯特拉斯堡大学核化学系的负责人,并于1962年成为第一位当选法国科学院院士的女性——担任通讯院士(corresponding member)。(虽然没有反对女性获选的规定,但直到1979年才有第一位女性当选为正式院士(full member)。)

钫是在自然界中最后发现的元素。放在今天,这样的发现需要有大型研究团队、粒子加速器和庞大的预算才行。化学元素的含义已经发生了改变,从门得列夫认为的稳定而不可转换的物质变成了到仅能存在几毫秒的同位素。

20 世纪70 年代初,美国化学家达莲娜.霍夫曼(Darleane Hoffman)利用相关技术实现了跨越性的突破。她证明同位素镄-257 可以自发裂变——不仅仅是在被中子轰击之后。霍夫曼是第一位担任洛斯阿拉莫斯国家实验室科学部门负责人的女性,她还在自然界中发现了钸-244。她培养了几代女科学家。其中一位是道恩.沙内西(Dawn Shaughnessy),她现在是劳伦斯利佛摩国家实验室的重元素项目(以及其他几个项目)的首席研究员,该项目帮助发现了六个新元素(113-118)。

将元素物尽其用的科学家们

在探索元素的道路上还有很多其他女性的身影。1886 年,法国化学家亨利.莫瓦桑(Henri Moissan)分离出了氟。之后在20 世纪20 年代到30 年代初期,一支女性团队(特别是卡门.布鲁格.罗曼(Carmen Brugger Romaní)和特立尼达.萨利纳斯.费雷尔(Trinidad Salinas Ferrer))与马德里大学的何塞.卡萨雷斯.吉尔(José Casares Gil)展开合作,共同研究氟对健康的影响及矿泉水中的氟含量。1936 年– 1939 年西班牙内战后,她们不得不退出研究,她们的工作成果便归入了卡萨雷斯的名下。

化学家里塔.克拉克.金(Reatha Clark King)是第一位在华盛顿特区国家标准局工作的非洲裔美国女科学家。20 世纪60 年代,她研究了氟氧氢气体混合物的燃烧:氟的高反应性意味着其可用于火箭推进剂。有的混合物爆炸性过强,因此需要特殊的设备和技术。NASA 采用的正是金的设计。

20 世纪10 年代,美国医生和研究员艾丽斯.汉密尔顿(Alice Hamilton)证明了铅的毒性及其对公众和金属行业从业人员的危害。她迫使保险公司和制造商采取安全措施并对受影响的人进行赔偿。她还组织了社会运动,让大家认识到汞等其他重金属可能给从业人员造成的疾病伤害。1919 年,她成为了哈佛大学的第一位女性教师。早在1925 年,她就明确反对在汽油中添加铅。

日裔美籍技术人员Toshiko ‘Tosh’ Mayeda 在20 世纪50 年代就掌握了氧的放射性同位素的测量方法。起初她在芝加哥大学哈罗德.尤里(Harold C. Urey)实验室里清洗玻璃器皿,不久便成为了质谱仪的负责人。她协助测定了贝壳化石中氧同位素的含量,用以推断史前海洋的温度,并将这种方法推广到了陨石中。

像所有日裔美国人一样,1941 年12 月7 日珍珠港事件发生后,Mayeda 被送往拘留营并遭到歧视。Mayeda 只拥有化学学士学位,本来或许会成为那些做出重大贡献却不为世人所知的众多女性技术人员之一。但是,好在Mayeda 得到了上司的支持,她的名字与那些博士和教授一并出现在了期刊论​​文中。

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