两项研究不但都写成论文,发表在国际上最重要的《物理评论》期刊上,实验结果在科学上也都有相当重要的意义。吴健雄得了学位之后,继续在柏克莱做了两年博士后研究。她的实验工作是研究铀元素的分裂产物以及一些元素的放射性同素,因此经常要利用回旋加速器撞击靶后产生的中子束。那时劳伦斯为了得到建造回旋加速器的经费,总要强调加速器应用在治疗癌症方面之功用,因此也确实有一些病人在接受照射治疗。吴健雄通常总是早上六点就去,等病人一停止治疗,她马上就开始工作。
吴健雄在原子核分裂和放射性同位素方面的杰出工作,当时已经使她成为奥本海默等许多大科学家口中的"权威专家",经常被请到讨论会上讲这方面的一些专题。甚至后来有人请塞格瑞去讲核分裂时,他都要南罩麒}棚!肚浦廿占老基蚣土日吴健雄专心致志于科学研究,但她并没忘记自己出国的目的。中日战争爆发后,她曾经想过是不是要回到中国去,后来日本发动太平洋战争,航路邮件断绝,更使她望断乡关。
由于吴健雄才分出众,勤奋努力,加上外貌妩媚,气质高雅,个性又开朗率真,引来许多男同学的倾心追求,但最终成为她终生伴侣的是袁家骝。二人于1942年5月30日,在加州理工学院所在的洛杉矶帕沙迪纳结婚。婚后,他俩来到美国的东岸工作,吴健雄接受了史密斯女子学院的约聘,袁家骝则在RCA公司从事国防研究工作。次年,吴健雄进入美国东岸常春藤盟校的普林斯顿大学任教,二人也搬到普林斯顿居住。
4.跻身"曼哈顿计划"
制造原子弹的"曼哈顿"计划集合了当时同盟国许多第一流的科学头脑,而在这些科学精英当中就有吴健雄。吴健雄之所以能参与"曼哈顿计划",而且是参与相当关键的部分,是因为她在原子核物理研究上有着极其重要的成就,特别是"曼哈顿计划"的主持人,有美国"原子弹之父"称号的大科学家奥本海默,对吴健雄特别赏识。也就是这个缘故,吴健雄才能
以一个到美国不过几年,不具备美国国籍的外国人身份,得到特殊的保密许可,参加如此机密的国防科学计划的核心工作。
吴健雄是1944年3月进入哥伦比亚大学担任资深科学家,并参与美国最机密的制造原子弹的"曼哈顿计划"的,她所参与的工作是浓缩铀的制造,核心工作是发展十分敏锐的7射线探测器。其实,早年攻读博士的时候,吴健雄就进行过这方面的研究,并取得了一些成果。她和塞格瑞利用柏克莱的回旋加速器,进行中子撞击铀原子核实验得出许多重要的结果。后来,吴健雄自己独立地在铀原予核分裂产物碘中,观察并且确定出两种放射性惰性气体氙的半衰期、放射数量和同位素数量,她的实验报告以自己一个人的名字刊登在美国最有地位的《物理评论》上。
1944年美国原子弹计划已进入相当成熟的阶段,科学家对于这样一种威力惊人的炸弹,已有了肯定的认识。那时比较关键的问题,一个是吴健雄所研究的如何浓缩铀元素,并使其达到临界质量的问题,另外则是有效引爆的技术问题。
"曼哈顿计划"的总部位于距新墨西哥州小城圣塔菲外不远的洛斯阿洛摩斯实验室,顾伏将军和奥本海默都在那里坐镇主持。
另外,在芝加哥新成立的冶金实验室,由当时已获得诺贝尔奖的费米和匈裔科学家齐拉和威格勒几位顶尖科学家,带领许多当时最聪明的年轻物理学家,建立起一个原子反应堆。反应堆一方面用来实验可以控制的核分裂连锁反应,另一方面则是生产可用作原子弹原料的一种新的可分裂元素钚。
吴健雄在哥伦比亚大学参与的铀元素气体扩散制程,是在距离哥大十几条街的一三六街、一个向汽车公司租来的房子中进行的。另外还有一个实验室,则是著名的普平物理实验室。那时候吴健雄在一个代号为"特殊同盟材料"的计划中工作,这个计划的主持人叫邓宁,吴健雄在黑汶斯手下做事,合作的还有多年后获得诺贝尔物理奖的阮瓦特。
1944年9月27 日费米在华盛顿州汉福得建立的反应堆如期开始运作,原子核连锁反应开头进行得很好,但是几个小时便停止了,过了几个小时又开始进行。主持者费米和挥勒观察到这种现象是与时间相关的一种变化,于是际疑核反应中的某种产物会吸收大部分中子而造成反应停止。吴健雄的老师塞格瑞便告诉他们说,"应该去问吴健雄!"因为塞格瑞知道吴健雄在中子吸收截面方面,做过相当深入的研究。于是他们就打电报给纽约的尼柯斯上校,找吴健雄要那篇在柏克莱实验结果的文章。那篇实验结果文章虽然已在《物理评论》发表了,但吴健雄和塞格瑞已商议好,其中的关键结果要等打完仗才能发表。所以她说:"除非费米、塞格瑞亲口告诉我,否则我不能给你。"尼柯斯上校没办法,只有去找理论组组长莫菲教授。莫菲还约了和吴健雄熟识的黑波斯一起来看吴健雄。他说:"吴小姐,你和我很熟。尼柯斯博士对我们很帮忙,现在洛斯阿洛摩斯要这个资料,是不是可以给他们。"吴健雄于是在黑波斯作保守秘密的保证之下才同意提供那篇实验结果的数据。由尼柯斯开车送吴健雄回到她的公寓,文章早打好了。吴把文章交给尼柯斯,再转送到洛斯阿洛摩斯去。吴健雄这篇关于铀原子核分裂后,产生的氙气对中子吸收横截面的资料,对于"曼哈顿计划"的顺利进展,有相当大的贡献。1945年7月16日,在新墨西哥州的一个沙漠中,人类第一颗原子弹试爆成功。它惊人的威力,使人目盲的闪光和巨大的蘑菇状云层,象征一个新时代的降临。三个礼拜之后,投在日本广岛和长崎的两颗原子弹,加快了二次大战的结束。当然,原子弹爆炸所造成的悲惨景象,使包括吴健雄在内的许多参与研制的科学家都有屠杀生灵的罪疚。但也应当看到,在美国发展原子弹的同时,德国也在进行类似计划,如果不抢先完成,万一纳粹德国获得成功,恐怕是一场更大的浩劫。
有人以为,吴健雄对"曼哈顿计划"的贡献,对中国有着难以估量的重大贡献。因为,日本的提早投降,使得中国战场上少牺牲了不计其数的中国人。
吴健雄对于别人问起她做原子弹之事,心中是有伤痛的。谈起原子弹的摧毁性,她也极其痛。她会用近乎恳求的口吻回问:"你认为人类真的会这样愚昧地自我毁灭吗?不,不会的。我对人类有信心。我相信有一天我们都会和平地共处。"
1945年下半年,二次大战结束,战时研究W-止,吴健雄便开始了她哥伦比亚大学的科学研究工作。她一开始是做p衰变方面的工作。从1945年至1950年左右,吴健雄在衰变这个领域中,连续做出好几个世界一流的工作,解决了当时科学界许多悬而未决的纷争,使她在物理科学衰变的这个繁杂困难领域中享有了实验精准的权威地位。如果说在二十世纪的五十年代左右,有人要问当时的物理界谁是衰变领域的权威专家,吴健雄当是其中的翘楚。
吴健雄虽然实验工作做得既精准又漂亮,但作为一名女性,在以男性为主的物理科学世界中,难免会感到一些性别上的压力,也影响到她在哥伦比亚大学物理系的教席升迁方面。她从1944年进入哥大,虽然科学工作表现得极为杰出,但是一直到1952年在好几位系内同僚的力争下,才被升为副教授。当时在哥伦比亚大学物理系的好几位大物理学家,像1955年获得诺贝尔物理奖的兰姆和1964年获得诺贝尔奖的汤斯,都曾为吴健雄受到的不平待遇叫屈。但吴健雄并不公开谈论这些事情,她只是埋头于手边的工作。
这时的吴健雄在哥大物理系教授原子核物理课程,也有较多研究生跟随她做实验。她不是一个口若悬河的演讲者,至少比起哥大物理系一些有名的物理学家,她不是最会讲课的老师,但在原子物理方面,她是一个开创新境界的先驱者,她课程里讲述的正是她亲身完成的工作,非常扎实和深刻。那时,在原子物理方面并没有很好的教科书,后来吴健雄与物理学家莫兹考斯基合写了一本《8衰变》,1966年出版后被许多物理学生视为经典著作,在罗格斯大学担任理学院院长的库勒说,这本书是一定要念的,念不通这本书的人,最好就不要搞物理。
吴健雄对待学生像是一个严格的家长,她对学生要求很高,对学生的付出也很多。她不像一些物理教授那样高高在上,她总是和学生谈话,谈论物理,偶尔也讨论其他事情。她通常早上八点就到学校实验室,开始一天的研究和教学工作,至要到晚上七、八点钟才回家,许多时候她更是工作到半夜才回去。她要求学生在实验工作上必须追求完美,要求他们做最精确的测量,最准确的计算,对每一个过程都要一丝不苟。她要求学生从早工作到晚,星期六整天工作,甚至星期日也整天工作,对于不能达到要求的学生,她总是会让他们明白她的失