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原子内部为何拥有如此骇人能量?那是两种力量较量的最终结果!

 宇宙时空探索 2020-11-16

两个氢原子核彼此碰撞冰释放能量的过程被称为核聚变,核聚变的发生是因为强核力让质子聚拢在一起形成更重的元素。而与强核力相反的是,质子之间的电磁力让它们互相排斥远离彼此。于是强核力与电磁力间为全力争夺原子核控制权而产生的混乱,正好为太阳提供了更多能量,它是发生在所有物质内部的故事。

但是在20世纪30年代末,在人们领悟这个故事之前,核子物理做了一些与人们切身体会更接近的事情,在某种程度上,它改写了人类在地球上的历史,也带来了一个最黑暗的时刻,故事伴随着对低调的中子的研究开始。

在当时,随着中字的发现,它立刻成为全欧洲实验室里原子研究的焦点,如此令人兴奋的原因是这样的,中子是原子世界里的隐形轰炸机,因为它不像组成原子的其他粒子比如质子和电子,中子就像它的名字那样是不带电的,因此它可以不偏不倚地进入原子的正中心,和原子核碰撞。

物理学家知道这些碰撞一定会很壮观,因为以原子的标准来看,中子是很重的,因此当它和原子核碰撞时,打击是很强大的,这有点像月球猛烈地撞向地球。

当时的物理学家们知道,这会产生各种急迫的可能性,这样的碰撞会改变原子核构造,产生新的元素,甚至会产生新的放射性元素,就像玛丽-居里的镭那样,提供无限的能量源泉。

全欧洲的物理学家们在实验室里将中子发射向他们所能找到的每一种元素,一个名叫奥托-哈恩的化学家尝试将中字射向元素周期表中最重的元素,铀。

他发现产生的东西有点像玛丽-居里所发现的镭,但当他试图分离它时,却没有找到镭,而更像是一种钡元素,那是一种比铀轻得多的元素,它到底是怎么产生的?那是一个大难题,他当时根本无法解释。

不管怎样,哈恩小心翼翼地记录了实验结果。他是化学家不是物理学家,尽管如此,哈恩知道依照所有的科学法则,钡应该不可能出现在他的实验中,它和铀完全是差别很大的元素。

哈恩和他之前的同事一起研究后意识到,铀原子核不仅仅是边缘被分割下一小片,而是原子核直接分裂成相等的两半!铀直接分裂成两半的想法是从未被考虑过的遥远可能性,但在哈恩实验结果出来后,那是唯一的解释。

哈恩意识到那具有惊人可怕的后果。巨大的铀原子核分裂成两半是因为强核力输掉了这场聚拢核子的战争,带电质子互相排斥并将原子核撕裂,大量的能量以一种前所未见的规模释放出来。

单个铀原子核释放的能量足以移动一粒沙子,而一粒沙子里含有数以万亿计的原子,这就有点像把一个足球踢向月球,并且将月球撞出它的轨道!对于人类来说,这宣告了原子时代的诞生!物理学家发现的是核裂变!原子弹诞生的理论基础!

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