趣说物理:改变世界的工程师
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1.9 中子“炮弹”轰开原子核

自从卢瑟福第一个用α粒子轰击出原子得到质子后,许多科学家以此为突破点,纷纷对原子核展开了研究,希望能从中发现不一样的东西。到底这其中还有多少秘密呢?谁也不知道,但是,科学家们相信元素中一定还有许多未知的规律。

在众人向原子核进行“炮轰”的队伍中,有一位女科学家,她就是居里夫人的女儿伊伦娜。伊伦娜也是一位出色的物理学家,她用α粒子轰击原子核得到了同位素,不久后这个消息传遍科学界。

这个消息也传到了意大利科学家费米的耳朵里,费米有股年轻人的冲动,他不想落在后面。既然伊伦娜用α粒子,那他就用中子。粒子和原子核一样带的是正电荷,它们之间产生的斥力必然会中和掉一部分冲击力,而中子是中性的,可以避免这个缺点。这样,费米又找到了一种轰击原子核的新“炮弹”。

很多科学家一旦有了重大发现便爱不释手,尤其像费米这样年轻的科学家。费米和他的一些同学虽然已经是物理学家,但都是年轻的小伙子,对中子“炮弹”的新鲜感不会一下子丢掉。

中子从哪里提取呢?最好是从镭放射的α粒子轰击铍获得。但因为镭很难制取,价格十分昂贵,费米他们买不起,只好用氡来代替镭,但氡的半衰期很短暂,只有4天,需要不断更换。他们就用这个简单的中子“炮弹”做着实验。虽然简陋,但努力总算没有白费,他们得到了许多自然界中没有的同位素。

但是,当他们用中子弹轰击铀时却得到了意想不到的结果。被轰击后,铀产生的放射性元素不止一种,他们猜想,这其中一定有不曾被发现的新元素。铀的原子序数为92,这个未知的新元素暂且就叫它“93号元素”吧。

费米发现“93号元素”的消息引起了物理学界的重视,科学家们开始寻找答案。

这时德国正好也有一个科学小组,以著名科学家哈恩为首,也在致力于寻找这种新元素的来源。

一天,哈恩到财政部去办事,遇到了朋友斯特拉斯曼,他给哈恩看了一本最新的科学杂志。哈恩看完杂志上的论文,便“啪”的一声扔到沙发上,拉起斯特拉斯曼的手说:“走,跟我到实验室去!”

奥托•哈恩

哈恩在实验室里反复实验,他不明白,一个小小的中子怎么能使铀原子一下子放射出将近一半的粒子呢?最后他终于明白是怎么一回事——铀原子核被中子从中间一分为二了!

“铀原子核被一分为二”这件事不容小觑,如果真的是这样,那么意义将不亚于居里夫人发现镭。

“铀在分裂时能释放出巨大的能量”,这对科学来说是一个好消息,但对于动荡不安的世界来说却是一个坏消息。这意味着铀很可能被用于制造杀伤性武器,它的能量是普通炸药的上万倍。要是希特勒这个暴虐之徒手中有了武器,他什么都干得出来。

爱因斯坦对核裂变这个研究很感兴趣,他看到了其中重要的意义。他亲自出面给罗斯福总统写了一封信,希望这件事能够引起重视,并尽快组织力量展开行动。

在爱因斯坦和多位科学家的努力下,罗斯福终于下定决心,同意了他们的请求。这才有了后来的“曼哈顿计划”和第一颗原子弹的研制成功。

知识加油站

核能

由于原子核的变化而释放的巨大能量叫作核能。