03.19 原子內部為何擁有如此駭人能量?那是兩種力量較量的最終結果!

兩個氫原子核彼此碰撞冰釋放能量的過程被稱為核聚變,核聚變的發生是因為強核力讓質子聚攏在一起形成更重的元素。而與強核力相反的是,質子之間的電磁力讓它們互相排斥遠離彼此。於是強核力與電磁力間為全力爭奪原子核控制權而產生的混亂,正好為太陽提供了更多能量,它是發生在所有物質內部的故事。

原子內部為何擁有如此駭人能量?那是兩種力量較量的最終結果!

但是在20世紀30年代末,在人們領悟這個故事之前,核子物理做了一些與人們切身體會更接近的事情,在某種程度上,它改寫了人類在地球上的歷史,也帶來了一個最黑暗的時刻,故事伴隨著對低調的中子的研究開始。

在當時,隨著中字的發現,它立刻成為全歐洲實驗室裡原子研究的焦點,如此令人興奮的原因是這樣的,中子是原子世界裡的隱形轟炸機,因為它不像組成原子的其他粒子比如質子和電子,中子就像它的名字那樣是不帶電的,因此它可以不偏不倚地進入原子的正中心,和原子核碰撞。

物理學家知道這些碰撞一定會很壯觀,因為以原子的標準來看,中子是很重的,因此當它和原子核碰撞時,打擊是很強大的,這有點像月球猛烈地撞向地球。

當時的物理學家們知道,這會產生各種急迫的可能性,這樣的碰撞會改變原子核構造,產生新的元素,甚至會產生新的放射性元素,就像瑪麗-居里的鐳那樣,提供無限的能量源泉。

全歐洲的物理學家們在實驗室裡將中子發射向他們所能找到的每一種元素,一個名叫奧托-哈恩的化學家嘗試將中字射向元素週期表中最重的元素,鈾。

原子內部為何擁有如此駭人能量?那是兩種力量較量的最終結果!

他發現產生的東西有點像瑪麗-居里所發現的鐳,但當他試圖分離它時,卻沒有找到鐳,而更像是一種鋇元素,那是一種比鈾輕得多的元素,它到底是怎麼產生的?那是一個大難題,他當時根本無法解釋。

不管怎樣,哈恩小心翼翼地記錄了實驗結果。他是化學家不是物理學家,儘管如此,哈恩知道依照所有的科學法則,鋇應該不可能出現在他的實驗中,它和鈾完全是差別很大的元素。

哈恩和他之前的同事一起研究後意識到,鈾原子核不僅僅是邊緣被分割下一小片,而是原子核直接分裂成相等的兩半!鈾直接分裂成兩半的想法是從未被考慮過的遙遠可能性,但在哈恩實驗結果出來後,那是唯一的解釋。

哈恩意識到那具有驚人可怕的後果。巨大的鈾原子核分裂成兩半是因為強核力輸掉了這場聚攏核子的戰爭,帶電質子互相排斥並將原子核撕裂,大量的能量以一種前所未見的規模釋放出來。

原子內部為何擁有如此駭人能量?那是兩種力量較量的最終結果!

單個鈾原子核釋放的能量足以移動一粒沙子,而一粒沙子裡含有數以萬億計的原子,這就有點像把一個足球踢向月球,並且將月球撞出它的軌道!對於人類來說,這宣告了原子時代的誕生!物理學家發現的是核裂變!原子彈誕生的理論基礎!

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