三分裂变的发现" class="reference-link">三分裂变的发现

何泽慧的那张正负电子弹性碰撞的照片的确是“科学珍闻”。1945年9月，钱三强在英国布利斯托大学召开的英法宇宙线会议上，将她的照片用投影仪投放出去，引起了与会者的极大兴趣。英国《自然》杂志于1945年11月3日报道了这次会议，并且提到这件事，说“钱先生介绍了由中国年轻的科学家何泽慧博士发现的一项科学珍闻”。

1946年，钱三强与何泽慧一起去英国剑桥大学参加国际基本粒子与低温会议。何泽慧让钱三强代表她在会上宣读论文，题目就是与上述那张照片有关的内容。照片一投放出去，与会者都感到新奇。因为出现这种情况的概率非常之小，一般是注意不到的。何泽慧这张照片的意义还在于，云室对研究正电子比其他方法有更多的优点，值得人们注意，应该说，这一现象在何泽慧之前早就该有人注意到了，之所以被何泽慧发现，只能归功于何泽慧敏锐而细致的观察能力。她在科学实验中不放过任何一点异常迹象，认真探索，抓住苗头，穷根掏底的科学作风，才使她得到这个重要成果。

说到这次国际基本粒子与低温会议，值得特别一提的是，这是战后原子核研究领域内世界同行的大聚会，也是中国科学家在国外一次非常难得的聚会，第一次显示了中国科学界的力量。清华大学教授周培源先生和北京大学教授吴大猷先生正好因为参加英国皇家学会举办的庆祝牛顿诞辰三百周年纪念大会来到伦敦，顺便参加这个会议，另外还有正在英国任教的彭桓先生，以及刚到英国的胡济民、梅镇岳。他们有的是老师，有的是出国多年的功成名就的早期留学生，有的是正在英国留学的年轻人。他们聚在一起合影留念，师生相会，分外亲切。令钱三强终生难忘的是周培源老师跟他们这一对新婚夫妇的会面。

一见面，周培源老师首先向他们道喜，接着问了他们的近况。周老师很了解他们的家事，当他知道钱玄同教授早已不在人世时非常难过。说道：“八年抗战，中国人吃了多少苦啊！”他告诉学生们，从北平撤退时非常困难，辗转迁徙，硬是把全部图书资料和仪器设备安全地转移到了大后方；在昆明时生活条件虽苦，科研和教样照样进行；李约瑟先生把我们这所大学称为‘东方剑桥’，世人也许还以为像剑桥大学一样地壮观，其实学生们都住在茅草棚里，图书馆的房顶用的铁皮，实验室不能放仪器，因为怕敌人轰炸，仪器白天都要埋在地下。师生们吃的是

‘八宝饭’，点不起电灯，只好几个人合用一盏煤油灯。他还提到吴大猷教授，说吴先生在那样艰苦的条件下，坚持著书立说，得到了国际界的好评；中国物理学会在大后方，每年都要召开年会，吴有训先生亲自作学术报告。在吴有训先生的努力下，中国出了一本用英文写的《科学记录》杂志，为的是让外国看看，中国学者在这样困难的情况下还在坚持科学研究。这都说明了，我们中国人自强的决心。

钱三强与何泽慧听了这些介绍非常感动。他们虽然没有亲身经历抗日战争时期的大风大浪，但他们想象得到，他们理解得了，他们无时无刻不在思念祖国的亲人。

钱三强也讲到自己的遭遇和法国友人对他的关怀与爱护。他说，不管他走到哪里，只要一说是中国人，就能得到必要的帮助。他讲到急切回国的心情。对此周培源表示了这样的意见：再等等看，形势很快就会明朗。先抓住目前已经打开的局面作出一点成绩，在国际上多为国家争取一些声望，将来回国工作就会更为有利。最后，周培源讲到这次出国的使命。他这两年正在美国做研究工作，深感抗战八年，很多地方长期闭塞，过去就落后，现在差距拉得更大了。国内一切正在恢复，需要向外国学习，我们准备派出更多的留学生。你们已经在国外的，就要充分利用已有的条件，总之，报国是有门的，你们来日方长啊！

剑桥大学坐落在伦敦的东北方，校园里风景如画，清澈的剑河穿流而过，绿茵茵的草坪，古色古香的图书馆。著名的卡文迪什实验室就在其间。钱三强与何泽慧饱览了异国风情之后，以极大的兴趣注视着核物理学的新进展。就在这次会议上，机遇又一次降临到钱三强的面前。

在会议报告中，有一篇是英国的两位研究生关于核乳胶的报告，钱三强特别感兴趣。他们用核乳胶记录中子打击铀核后的粒子径迹。在报告中展示的幻灯片中，显示在两根深重的径迹旁边还有一根细长而浅淡的径迹。深的径迹当然是裂变碎片，这根细长的浅迹，他们说可能是α粒子，没有作其他任何解释。报告人不经心，却引起了钱三强的疑问和思考。

这两位研究生名叫格林和里威希，当时正在英国著名核物理学家费瑟指导下作博士论文。费瑟是卢瑟福的学生，在国际物理学界享有很高的声望。

钱三强为什么对这张裂变图片特别感兴趣呢？这跟他过去的经历有关。他在居里实验室的大部分时间都在研究原子核裂变，后来人们根据核裂变的原理做成了原子弹，整个人类社会都被原子弹的威力震惊了，显然，原子核裂变的应用必将是20世纪中叶最重要的科技成果。然而，产生了如此重大影响的物理原理却还有许多不清楚的地方，其中，裂变的物理过程就特别值得研究。钱三强早就对用云室拍摄裂变的方法有兴趣，继而亲自参与用云室观测裂变产物的能谱。不久前他来英国学习核乳胶技术，其目的也正是为了研究核物理的各种现象，特别是核裂变的机理。在参加这个基本粒子会议之前，他与何泽慧以及研究小组成员一起，已经反复作了许多核裂变的厚乳胶照片。他非常熟悉裂变产物形成的轨迹，现在两位英国研究生展示的这张图片，显然有新东西值得好好研究。

从英国回到巴黎之后，钱三强立即动手和研究生沙斯载勒与维聂隆一起重复英国人的实验。钱三强认识到，裂变碎片轨迹之外附加细长的轨迹一定是非常罕见的现象，不然，裂变发现已经七八年了，别人为什么还没有看见呢？云室的有效时间很短，很难记录到这种罕见的事例，所以不能用云室观测。现在有了核乳胶，它正是观测核裂变现象的工具，核乳胶不但有极高的灵敏度，而且可以把裂变物质放在乳胶里面，甚至在制造时就掺杂进去，在很小的体积里，经过长时间的积累，在乳胶里留下很多裂变径迹，再经过仔细地查找，就可以发现各种类型的事例，然后根据由此获得的数据分析各种事例的物理特征，掌握裂变的规律和各种反常现象。他想，从大量的裂变径迹中，有可能捕捉到罕见的新事例。

但是，鲍威尔教授当时给钱三强提供的依尔福特公司核乳胶，灵敏度太高了。他们观测的是铀原子的核裂变，而铀具有天然放射性，每时每刻都在发射α粒子，如果α粒子记录在乳胶里，就会严重干扰对核裂变的观测。再有，用中子轰击铀核，除了有可能引起铀核的裂变，更多的机会可能是打到乳胶里的氢核上，氢核也就是质子。中子和质子作弹性碰撞，引起质子反冲，质子的径迹留在乳胶里，也是一种无法消除的干扰因素。怎么避免呢？当时巴黎还不能自己制造核乳胶，只能在现有的基础上想办法解决。这时，钱三强在里昂的经验发挥了很大的作用。他懂得从乳胶的浸泡浓度、浸泡时间、冲洗条件等等与操作流程有关的过程，记录不到反冲质子和天然α粒子的径迹，只剩下裂变碎片的径迹。可是，乳胶的灵敏度又不能太低，太低了，记录的径迹就会缩短，由此算出的能量和质量就不可靠。所以只能反复试验，寻找最佳方案。

经过一段时间的集体努力，实验小组取得了丰富经验，终于找到了合适的办法：做到在乳胶中质子的径迹不明显，不至于妨碍裂变的观测；α粒子的径迹则表现为断断续续的细线，很容易鉴别出来；而裂变碎片则形成又粗又黑的连续轨迹。他们还做到，在整个乳胶层的各个深度处，灵敏度都很均匀，全都可以正常观测。

钱三强的丰富经验在准备工作中起了决定作用，何泽慧精心细致的作风则是取得成功的保证，他们善于合作的精神使小组全体成员配合默契，大家不叫苦，不嫌累，终于取得了预期效果。

他们是怎样用乳胶做实验的呢？我们来做一番简单地介绍。

他们在居里实验室的暗室里把核乳胶准备好之后，用黑纸包严，送到法兰西学院的核化学研究所。核化学研究所的底层安装有回旋加速器，当回旋加速器工作时，重氢之核，即氘核，被加速到几兆电子伏，强大的氘核束流从窗口逸出，打到特别准备的靶子上，靶子用铍做成，氘核轰击铍原子，发生核反应，放射出中子。这时中子的速度很快，必须用缓冲剂使之减速，才能被铀原子核俘获。缓冲剂就是石蜡，石蜡做成方盒，壁厚5厘米，里面放着核乳胶片，石蜡主要是由氢组成，而氢核就是质子。质子与中子质量相近，中子与质子作弹性碰撞，中子的能量大多交给了质子，于是速度大大减慢，就成了所谓的慢中子。慢中子被铀核俘获的概率要比快中子大得多。

在石蜡方盒的外面还有一层保护，是壁厚5厘米的铅室，它的作用是吸收回旋加速器产生的γ射线。否则，核乳将受到过多的γ射线照射而变黑，人们真正要得到的粒子径迹反而观察不到了。

核乳胶工作之前要掺入待研究的物质，对于钱三强实验小组来说这就是名叫硝酸铀酰的铀盐。他们把核乳胶放在硝酸铀酰溶液中浸泡，使铀盐渗入乳胶片中。

乳胶片在回旋加速器面前照射以后，要进行显影和定影。这里的显影和定影与普通的摄影技术大同小异，也就是要按一定的配方和处理条件一步一步地进行，时间、次序、温度、浓度都要符合严格规定的要求。只有这样，才能得到合格的成品。

经过显影和定影的核乳胶，就要供观测了。由于核乳胶里留下的粒子径迹极其微小，其径迹只有一二十微米长，也就是差不多等于头发丝的1/3，一般肉眼是看不清楚的。钱三强小组要观测的径迹不仅在乳胶的表面，也不仅在一定深度的某一层上，而是分布在乳胶的整个厚度之中。依莱娜·居里教授非常支持钱三强小组的工作。她把实验室最好的一台高倍显微镜交给他们使用。这台显微镜是油浸式的，放大率高达1000多倍。使用时要经过非常仔细的调试。对于每一个视野，都要精细地转动显微镜的一个个旋钮，以调节镜筒所指的方位。要保证镜筒的方位严格垂直于乳胶片的平面。他们不但要调节显微镜镜头的垂直位置，把镜头聚焦在乳胶层的各个深度，还需要在水平方向上，使视野逐渐平移。就像电视扫描一样，先是从左到右，一个视野一个视野地观测，或者说一格一格地观测。扫完一行，在前后方向上挪动一格，再从左到右依次观测。每前进一格，都要仔细观测，判断有没有异常的径迹，不能放过任何一个可疑的迹象。如有疏忽，就将前功尽弃、功亏一篑。而这全靠观察者一只眼睛通过高倍显微镜来观察。观察者需要极大的毅力和耐力。其中的艰辛对于没有这方面实际经验的人是难以办到的。如果只是偶尔作些观测，困难也许不大，但是现在需要观测者长时间集中注意力于镜头观察，不但眼睛很累，引起头痛，而且由于身体总是固定一个姿势，长时间不能变动，坚持几小时，很快就会腰酸背痛、疲乏不堪。面对暗淡的视野，难以判断的径迹，加之持久的体力消耗使两个法国研究生感到乏味，有点坚持不住了。钱三强与何泽慧以身作则，承担起主要的测试任务，带领他们继续干下去。

刚开始实验不久，他们就观察到了许多裂变径迹，其中也找到一些分叉的径迹。维聂隆和沙斯戴勒耐心不够，找到的较少，而何泽慧很细致，又有耐心，她不放过任何一条径迹，结果是她找到的最多。

正是由于何泽慧观察细致，1946年12月她首先发现了四分叉的径迹。这是钱三强小组的又一项发现，为原子核裂变增添了新的内容。

做科学工作，要‘立足常规，首眼新奇’，这是何泽慧对科学实验的总结，是她的宝贵经验。钱三强对这一经验的特别推崇，经常引用她这一句话。

何泽慧发现四分叉的消息马上传到依莱娜·居里教授那里。第二天她和约里奥教授都来了。他们兴奋地从显微镜中观看了三分叉和四分叉的乳胶径迹，鼓励大家说：“赶快写成论文发表，一定要附上径迹照片。”

钱三强、何泽慧与两位研究生一起，首先对三分叉现象作了总结。在成万个裂变径迹中，他们一共找到几十个三分叉的现象。他们认为，大多数情况是，三条径迹都在同一平面上，也就是所谓押“共面”，其中两条短而粗黑，第三条则细而长。短黑的两条相当于正常裂变的两条径迹，说明这是两块大的碎片留下的；大碎片应该是中等质量的原子核；而第三个粒子的质量比较轻，应该是α粒子，可是，从径迹的长度来看，又与天然的α粒子不一样。天然的α粒子射程比较短，而细线虽然有长有短，但都比天然α粒子的径迹长得多，也就是说，其能量也大得多。再有，三条径迹是共面的，有共同的起点，说明这只可能是原子核一分为三。如果第三条径迹是与核裂变无关的其他粒子留下的，怎么可能那么巧，竟然会与裂变碎片的反冲轨迹总保持在同一平面里呢？

到这个时候，钱三强和他的小组成员已经明确地认识到，这是核裂变中的一种很特殊的情况。应该给它起一个适当的名称，他和大家商量，就叫它“三分裂”或“三分裂变”吧！但是，科学上一个新概念的提出，不是简单地凭一些事实的积累就算数的。必须经过严格的、科学的论证，周密的实验和理论分析，更多的问题在等待他们去解决。

那两位英国年轻的物理学家，费瑟教授的研究生格林和里弗西闻讯专程来到巴黎访问居里实验室，他们不相信有三分裂和四分裂，想要亲眼看看。钱三强、何泽慧高兴地满足了他们的要求。心灵手巧的何泽慧只用了十分钟就按标定位置找到了三分裂和四分裂的径迹。钱三强问这两位英国同行：“你们在英国看到过吗？”他们摇摇头，看来他们已经信服了，然而他们毕竟缺乏经验，自己又没有主见，回英国后又改变了态度，他们听从了导师费瑟教授的意见。费瑟教授坚持自己的看法，认为α粒子不是裂变生成，而是裂变后从一个刚刚分开的碎片放射出来的产物。他称之为“二次发射”，之所以发生的概率很小，他的解释是：只有当一个碎片具有α不稳定性时才会发射α粒子，而这种情况很少出现的。费瑟振振有词，说得头头是道，令人难以否认。但是，钱三强认为，从自己大量实验结果看来，事情未必那样简单，他考虑了如下几个问题：

一、第三条径迹会不会是两个大碎片中间的一个与核乳胶所含物质的原子核发生碰撞造成的反冲核？

二、第三条径迹很像α粒子留下的，但是也可能是其他的原子核，甚至有可能是好几种原子核留下的。也就是说，这些粒子是单一的，还是有一个分布，存在所谓的质量谱？

三、这些粒子是什么时候发射出来的？是裂变之前，裂变之后，还是裂变的同时？

这些问题必须作出明确的回答。

正确的结论只能从实验事实得到。1946年冬天，何泽慧注意到一种三叉事例：第三条径迹也相当粗而短，与一般的情况很不相同。她马上叫来了钱三强，钱三强一看，欢呼起来，这正是他考虑到的可能出现的情况，显然不能把它归之于α粒子，一定是质量比较重的原子核，或者是一些其他的原子核。就在不久之后，何泽慧又发现了第一个四分叉的事例。再有，钱三强与何泽慧注意到，在大多数三分叉事例中，细长的那条径迹总是垂直于另外两条粗而黑的径迹，或者说最轻的那个粒子的出射方向，总是垂直于裂变碎片的出射方向。

实验小组不但要在观测中记录和统计各种类型径迹的出现的频率，还要从径迹的指向确定每个粒子的出射方向，从径迹的长度求出它们的能量和质量。

这确是非常细致而繁琐的工作，但也是非常有意义的工作。因为核乳胶刚刚出现，用核乳胶观察核裂变的实验技术也刚刚起步，大家都没有经验，只能摸索着前进。钱三强小组在做着前人没有做过的工作。困难摆在面前，等着钱三强和他的小组去克服。

世上无难事，只怕有心人。钱三强和他的小组满怀信心迎着困难上，它们决心闯难关。

为了深入研究裂变的机理和不同事例的特征，就要对每一个三叉事例进行认真的研究，即不仅仅进行观察，而且要进行细致的、精密的测量。测量什么呢？首先要测量三条径迹的长度，这就是粒子在乳胶中的射程，判断它们是不是在同一个平面上，再测出三条径迹之间的夹角，有时还要求测量径迹上不同段落的颗粒密度。测量中最大的困难，是大多数径迹并不是平行于乳胶片的表面，所以在观测时必须测量出每条径迹两头的平面坐标和深度坐标，也就是确定其在三维坐标中的位置，再根据这些数据计算出长度和方向。对每个事例进行这样的测量，包括二分叉径迹也要作这样的测量，实在是繁琐；测量后都要进行计算，就更花时间，工作的确非常单调，但是钱三强和他的小组坚持下来了。

不久出现了一个很棘手的问题。钱三强发现在定影过程中厚乳胶中一部分未发生作用的硝酸银会被溶解，厚乳胶就会变薄，就像是收缩了一样。这样一来，根据测量得到的径迹坐标所计算的长度和方向就不对了。怎么办呢？钱三强很善于动脑筋，他与何泽慧一商量，想出了一个稳妥的办法。这个办法就是专门设计一个实验，求出乳胶层在经过显影、定影等处理步骤前后的长度变化，得到所谓的“收缩因子”。在测量出径迹的始末坐标后，用收缩因子加以修正，就可以得到正常的长度和角度了。当然，这样做，等于又增加了实验工作的难度和计算工作的复杂性。

从径迹的长度和角度，并不能直接计算出碎片的能量和质量。还需要参照原子核物理中的基础关系，即所谓“能程关系”作出估计。能程关系指的是能量与射程之间的对应关系，已有人根据二分叉径迹的大量测量结果的统计资料和天然放射性α粒子的径迹长度推算出来了，但并不能直接用在三分叉的情况。钱三强经过研究，提出了一种逐步近似的回归计算方法，可以在xyz三个方向上满足动量守恒，就这样计算出了三个碎片的能量和质量。

利用上述方法，钱三强小组对三分叉的情况得到了明确的结论，他们确定了较重的两个碎片的质量分布，证明是跟二分叉的碎片近似；第三个碎片，也就是质量轻的小碎片，则有一个质量谱，质量数大概是在A=2—9之间，概率最大在A=5。同时他们也得到了三个碎片的能量分布。跟他们的预期相符，得到的数据证明第三碎片的能量比天然α粒子大得多，他们还从统计结果得出了三分叉与二分叉出现的比例3‰。

为了让读者了解钱三强小组的工作成果，笔者特意把钱三强先生、何泽慧先生和他们的两位研究生合写的一篇短文翻译成中文，这篇短文是1947年发表在美国《物理评论》杂志上，题目为《新的铀核裂变过程》。文中写道：

“铀裂变现象早在1939年就为人所知。这个现象就是，铀核因俘获中子或受带电粒子或光子的轰击、激发而分裂成两个较轻的核。这一现象中释放出来的最大能量约为200MeV。其中150—160MeV用于投射那两个生成核沿相反方向运动，剩下的能量用于裂变碎片的内部激励，并变成裂变时放射的中子所携带的能量。这一众所周知的裂变过程也叫二分裂变。理论物理学家们曾指出分裂成三个带电核的可能性。他们预言释放出的最大能量可达210—220MeV，比二分裂变还高10—20MeV。但直到现在尚未见明确的实验数据发表。”

为了寻求分裂成多于两上带电碎片的裂变，我们用伊尔福德核研究照相乳胶做了实验。那是在布利期托大学的鲍威尔博士指导下制造的。底片浸在10%硝酸铀酰溶液中，经过干燥，放在法兰西学院的回旋加速器的铍（Be）靶附近接受慢中子轰击。用适当的显微技术处理后，照片显示了若干很深的裂变径迹。这些径迹明显地有别于浅淡的天然α射线径迹，裂变径迹的主要部分都是直线，代表两上相反方向投射的核：无法确定裂变碎片的起点。偶尔在径迹的末端附近，出现裂变碎片与乳胶所含原子核的碰撞（分叉和弯折）。

关于三分裂变，他们写道：

“（A）三分裂变。有确切的裂变径迹显示了一种特殊情况：三条径迹从一共同点发出，通常是两条重迹和一条较轻的长迹。基于动量守恒进行的精确分析证明，不可能把它们全部都描述成是裂变碎片在其射程起始点与乳胶所含之核的碰撞（这些核已知为H，C，N，O，Br及Ag等等）。看来更合理的结论是：这些都是铀分裂成三个带电碎片的裂变（三分裂变）。考虑到测出的角度、射程和重离子的速度-射程关系，并根据动量守恒的要求，我们可以确定每一碎片的质量和能量。三个碎片质量的分布，两个重碎片平均质量分别为99与131，第三片看来有两个可取值，其一约为5或6，另一约为9。三分裂的平均总动能为165MeV，略高于二分裂。如二分裂碎片和三分裂碎片内部总激发能大约相等，可以认为动能的观测值与理论值的相符是令人满意的。三分裂变对二分裂变的比率为0.003±0.001。这个值可看成是低限，因为有些情况第三碎片较重，可能是核碰撞所致，故在统计中略去。”这里指的理论值是文中提到的玻尔和惠勒所作的理论预计。

接着，钱、何等人在论文中介绍了四分裂变。

“（B）四分裂变。除了三分裂变，我们还观测到一些情况，不能作别的解释，只能解释成由于裂变分裂成四个带电碎片（四分裂变）。其中之一已作详尽描述，（ii）三重一轻。如果二分与四分裂变碎片与内部总激发能大致相等，四分裂变观测到的平均动能约11MeV，就与玻尔和惠勒估计的符合。四分裂变对二分裂变的比率为0.0003±0.0002。”

大家知道，α粒子就是氦离子（He++），其质量数是A-4。为什么三分叉的统计结果，第三碎片的质量数概率最大是A=5，比α粒子大呢？限于当时的实验条件，钱三强小组无法再进一步作出鉴别。钱三强只好根据手头的实验事实进行分析，他预言第三碎片可能有一质量谱，其中肯定有比氦离子质量数更大的碎片。钱三强根据原子核物理学的规律推断，很可能有氘（氢的三价同位素）、氦-6、锂-8、铍-10和硼-12。由于当时的实验条件尚不足以测定这些同位素的存在，钱三强的理论一时无法证实。等到上世纪60年代，实验技术发展了，世界上有好几个实验室利用新的探测手段研究裂变，才证实了第三碎片确有质量谱，这一质量谱和钱三强的预言完全一致。

角度的测量对钱三强小组来说应该说是给出了最重要的、或者说是最关键的资料。第三条径迹一般都是与两条重碎自制径迹垂直，但又不是严格垂直。两个重碎片的径迹并不正好是180°，而是略小于180°，他们测量的结果是平均174°。轻碎片的径迹与最重的碎片之间的夹角平均为101°。与次重的碎片之间的夹角平均为85°，两个夹角相差16°，显然轻碎片更靠近次重的碎片。这是一个很有意思的结果，也是一个很重要的结果，因为由此可以得到一个极为有力的证据，证明三分叉现象是原子核在裂变时同时产生的。

在一次讨论会上，钱三强雄辩地论证了三分裂变的机理。他首先解释说：假如轻粒子的发射时刻是在两碎片断开之前，它的方向应该倾向于这两个碎片分开的运动方向，因为在这个方向势垒高度最低，轻粒子比较容易射出。假如轻粒子是裂变后被重碎片中的一个放出的，那么，它的发射方向从这个碎片看上去应该是任意的，怎么会总是101°或85°那样的确定角度。也就是说，这两种假设与实验事实不相容。而只有三个碎片同时分开，才有可能是垂直的。

钱三强实际上是针对费瑟教授的观点进行驳斥，他听从约里奥教授的劝告，没有点费瑟教授的名。约里奥教授的意见是，只要我们掌握了确凿的实验证据，深入进行理论分析，把道理说透，就不怕别人反对。

最后，钱三强对三分裂变的机理提出了一个完整的模型。由于在变形过程中二阶谐振和四阶谐振的叠加，原子核在断裂时刻附近，在两个较重碎片之间形成了第三个较小的碎片（轻粒子）。起初，这三个带正电荷的原子核处在一直线上。只要中间的轻粒子由于某种扰动而稍稍离开中心轴线，它的两个较重碎片所带的电荷要大，轻粒子受到的斥力也会有所不同，所以，它与两个碎片的方向之间的夹角也就有所不同。按照这个模型进行的定量计算，与实验结果符合得很好。

钱三强和他的小组之所以能取得如此优异的成果，有几个原因，一是多年的经验积累使他们的工作处于国际领先水平；二是工作非常细致，才有可能抓住别人难以解决的问题；三是实验与理论紧密结合。

约里奥教授和依莱娜·居里教授对钱三强等人的工作极为支持，给予了尽可能的帮助，提供了各种方便。约里奥教授第一个在国际会议上宣布这项发现。他说：“这是第二次世界大战以后物理学上的一项有意义的工作，它是由两位中国青年科学家和两位法国青年研究人员共同完成的，是国际合作的产物。我们遵循国际科学界的准则和传统，决定立即公开发表它。我们反映某些国家把基础科学研究列入保密范围的做法，反对独占各国都作出贡献的知识成果。”约里奥教授这番话是在巴黎召开的一个国际科学会议上说的，这时钱三强小组尚未正式公布自己的研究成果。

约里奥教授讲话的第二天就有记者上门访问钱三强小组。报纸上刊登了消息，许多著名科学家纷纷来信表示祝贺。不久，钱三强、何泽慧与两位法国研究生的论文陆续发表。从此，三分裂和四分裂的发现，就为各国科学家所共知。

当回忆起在法国的10年时，钱三强教授说：“这么好的机遇为什么会降临到我头上？因为德军侵占巴黎后，1941年底我曾到里昂去等船回国，后来因为太平洋战争爆发，开往远东的船停航了，我只好在里昂大学里工作。由于要带学生做照相板工作，对照相材料的感光机制做了调查研究，现在正好用上了。我常常很幸运，碰上一些好的机会。其实，机遇并不是从天上掉下来的，也不是谁的运气好，而是你有这个准备，条件成熟了，机会就来了。”

1947年夏，钱三强的职务晋升为“研究导师”，一般外国科学家如果得到了这样待遇，往往就会留下来不回自己的国家了。人们也以为钱三强也将长期待在法国，保持自己在居里实验室的工作。

但是，钱三强与何泽慧却有自己的想法。他们当然知道，继续留在居里实验室，对所从事的科学研究工作将是很有利的，因为这里的条件很好，而祖国正在兵荒马乱之中，贫穷落后、民不聊生，很难在科学研究上有所作为，特别是要开展实验研究，条件实在太差了。但他们是爱国的，他们想，正因为祖国科学技术落后，一直处于挨打的地位，更需要科学家和全国民众一道，努力改变国家的落后面貌。钱三强不由得想到当年父亲的教诲：“学成必归，报效祖国。”自己出国留学的目的就是为了学到先进的科学技术，以便回去建设中国自己的科学基地。再有，这时解放战争即将进入转折点，东北、华北的解放在望。钱三强对解放区一直是很向往的。他在法国和英国期间，曾与中国共产党的代表有一些联系。他从共产党身上看到了中华民族的希望，看到了新中国的曙光，于是就和何泽慧商量回国之事。何泽慧也早有此意，不过，此时已怀孕在身，两人商定，等到孩子出生，就尽早回国。他们决定，赶快把手头的研究课题完成。于是，钱三强全力以赴，把三分裂和四分裂的全部工作，整理成一篇详细的综合论文，论文写成时，正好孩子出生。这是一个女孩，为了纪念她的祖父钱玄同，给她起了个名字叫钱祖玄。孩子与祖父正好相差六十岁。

1948年，新中国成立在望，钱三强、何泽慧决定回国，约里奥·居里夫妇十分惋惜，但还是毅然应允。约里奥教授说：“我要是你的话，也会这样做的。祖国是母亲，应该为他的强盛而效力。”小居里夫人说：“要为科学服务，科学要为人民服务。”

临别时，约里奥教授和依莱娜·居里教授共同签署对钱三强工作和品格的评语，里面写道：

物理学家钱先生在实验室——巴黎镭学研究所和法兰西学院核化学实验室从事研究工作，时近10年，现将我们对他各方面的看法书写如下，以资佐证。

钱先生表现出科研人员所具有特殊素质，在我们共事期间，他的这些素质又进一步得到加强。他对科学事业满腔热情，聪慧有创见。我们可以毫不夸张地说，在到我们实验室并在我们领导下工作的同一代科学家中，他是最优秀的。我们的国家承认钱先生的才干，曾先后赋予他重任，先是任命他为国家科学研究中心的研究员，接着又任命他为研究导师，他曾受到法兰西科学院的嘉奖。钱先生是一位优秀的组织者。他具备了研究组织工作的领导者的精神、科学和技术素质。

两位教授让钱三强、何泽慧把许多重要资料和放射源带回，以便为新中国服务。这就成了中国科学院原子能所成立时最早期拥有的一些家底。