理论教育 人工核嬗变:从铅变金的可能性及挑战

人工核嬗变:从铅变金的可能性及挑战

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:卢瑟福和其他物理学家经过数十年的努力,已经能够做到人工核嬗变了。他们发现,通过朝某一原子发射亚原子粒子,可以从原子核上剥离掉一些成分,从而改变原子核内部配置,将其转化为另一种元素。铅的原子核内有82个质子,而金的原子核内的质子仅有79个。参考阅读//No. 83 放 射 测 年, 第170页No. 84 核内电子假说,第172页与大众的想法相反的是,把铅变成金是有可能的,但这一过程需要投入大量昂贵的设备,并运用相当专业的知识。

人工核嬗变:从铅变金的可能性及挑战

真实世界中的炼金术

到了19世纪末,“炼金术是一门有缺陷的科学”这一观念已经深入人心。没有科学家会真正接受魔法石这样的物质的存在——对铅这样普通的金属施加魔力,使其变成珍贵的金或银。然而,到了20世纪初期,学界的观点开始动摇了。

欧内斯特·卢瑟福和弗雷德里克·索迪可能是最先意识到“转化有可能发生”的两位物理学家。1901年,他们发现,一种名为钍的放射性化学元素在发生放射性“衰变”的同时自然转化为另一种元素——镭。

卢瑟福和其他物理学家经过数十年的努力,已经能够做到人工核嬗变了。他们发现,通过朝某一原子发射亚原子粒子,可以从原子核上剥离掉一些成分,从而改变原子核内部配置,将其转化为另一种元素。

那么铅变金是如何发生的呢?这两种元素在原子层面相当相似,关键的不同点其实在于它们的原子核上。铅的原子核内有82个质子,而金的原子核内的质子仅有79个。要将铅变为金,只需要发射亚原子粒子轰击铅原子,直到除去其原子核中的三个质子为止。

据说,这项壮举最初于20世纪70年代在苏联的一台核设备上偶然间取得。研究人员在检查反应堆所用的铅盾时,发现一部分铅原子竟然变成了金原子。从某种意义上来说,今天的核物理学家都是炼金术士,但并不会有人愿意使用这个称呼。

铅可以变成金,但是这种变化却不容易达成。(www.daowen.com)

包括金元素在内的化学元素都是由其原子结构所定义的。更具体一点来说,是原子核内部的质子数(携带正电荷的亚原子粒子)决定了某种化学元素的身份。炼金术士们相信,他们可以运用今天我们称为化学反应的方式,将一种化学元素变为另一种化学元素。这当然是不可能的。但现代物理学的确提供了一种改变原子核内部质子数量的方法,能将某种元素变为另一种元素。

参考阅读//

No. 83 放 射 测 年, 第170页

No. 84 核内电子假说,第172页

与大众的想法相反的是,把铅变成金是有可能的,但这一过程需要投入大量昂贵的设备,并运用相当专业的知识。

要靠这个发财恐怕是不太实际了。

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