理论教育 核裂变理论的诞生与原子弹的问世

核裂变理论的诞生与原子弹的问世

时间:2023-07-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:弗里希将这一过程称为核裂变。在那时,没有人会想到原子核有裂变的可能,但就在核裂变理论诞生后的几年里,原子弹问世了。迈特纳和弗里希在核裂变反应试验中,使用一种原子核中含有92个质子和143个中子的铀元素作为试验对象。参考阅读//No. 84 核内电子假说,第172页核裂变理论表明,将大原子核分裂为两个或更多的部分是有可能做到的。如果不是事实已经证明核裂变可以把质量转换为能量,上述过程可能仍仅限于纯粹的学术兴趣范围内。

核裂变理论的诞生与原子弹的问世

包含爆炸性暗示的科学理论

20世纪30年代早期,詹姆斯·查德威克发现了中子—— 一种原子核内的亚原子粒子。这项发现引发了知识界的连锁反应,最终推动了极具毁灭性的第二次世界大战的终结。

在查德威克发现中子后的几年里,物理学界逐渐意识到,中子不仅是他们所理解的原子核中的一块缺额,它还是用来继续研究原子核内部结构的有力工具。20世纪早期,物理学家们就已经发现,用其他的亚原子粒子轰击原子核可以从中削下一些成分。然而,这些亚原子粒子正如原子核本身一样,全都携带正电荷。因为冲击过来的粒子和原子核是自然相互排斥的,这就限制了试验深入探测核内构成的能力。

中子不携带电荷,并且还是一个相对“较重”的粒子——理论上它可以穿透原子核进入其深处。到了1934年,恩利克·费米开始了用中子轰击铀原子的试验。后来,莉泽·迈特纳、奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼在柏林进行了费米的几项试验,并尝试确认原子产物的身份。

随着纳粹分子势力的扩张,出生于犹太家庭的迈特纳逃离柏林,到瑞典寻求庇护。哈恩和斯特拉斯曼则继续研究并得出了结论:一部分铀似乎变成了原子核小得多的钡。迈特纳和她一起逃到瑞典的侄子奥托·弗里希都意识到,哈恩和斯特拉斯曼已经“撕裂了原子”——他们将铀原子分裂成两块小得多的物质,同时释放出了能量。弗里希将这一过程称为核裂变。在那时,没有人会想到原子核有裂变的可能,但就在核裂变理论诞生后的几年里,原子弹问世了。

迈特纳和弗里希在核裂变反应试验中,使用一种原子核中含有92个质子和143个中子的铀元素作为试验对象。用中子对它进行轰击有时候会导致其原子核裂变成两部分,生成氪元素(质子数为36)和钡元素(质子数为56)。然而,生成的氪元素和钡元素的总质量却比最初用于试验的铀元素的质量略轻——减轻的那部分质量已经作为能量释放了(参考阅读:质能方程式,第138页)。虽然这种能量威力不大,但如果一个中子撕裂原子时释放出两个中子,这些中子就可以撕裂两个稍远的铀原子,被撕裂的铀原子又会释放出四个中子,这些中子就可以再撕裂四个铀原子。以此类推下去,这种快速的原子核连锁反应就会释放出巨大的能量。(www.daowen.com)

原子弹就是原子研究科学的最终产物。

参考阅读//

No. 84 核内电子假说,第172页

核裂变理论表明,将大原子核分裂为两个或更多的部分是有可能做到的。

如果不是事实已经证明核裂变可以把质量转换为能量,上述过程可能仍仅限于纯粹的学术兴趣范围内。

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