原子物理發(fā)展史

原子物理進(jìn)展史X射線的覺察一、倫琴的覺察〔1895118日〕倫琴覺察X:倫琴H距離，結(jié)果確證陰極射線可穿透空氣幾厘米遠(yuǎn)。然后，他改用克魯克斯管做試驗(yàn)1895118日星期五晚上，為了認(rèn)真觀看熒光屏上模糊的熒光，也為了排解外界的一切光線干擾，他關(guān)閉試驗(yàn)室不使漏光，并且臺(tái)上放在克魯克斯管四周的小熒光晶體閃煉著熒光色的光。他驚異極了，這種奇異現(xiàn)象可是從未見到也從未聽說過！于是他急迫地重復(fù)試驗(yàn)2線，由于列納德管引出的射線只不過有幾厘米射程！對(duì)于這種奇異現(xiàn)象，倫琴是不會(huì)放過的“看不見的射線“6189512288種的射線--射線的本質(zhì)尚不清楚，故稱為X射線，在這篇文章中還指出了X射線的某些性質(zhì)。由于倫琴是德國人，所以德國科學(xué)家常把它稱為倫琴射線。二、X射線的性質(zhì)倫琴覺察：1、X2米多而且是直線傳播的，不反射也不會(huì)折射；2、外界磁場(chǎng)不會(huì)使X射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)；3、X射線來自克魯克斯管的對(duì)陰極，即承受陰極射線轟擊的那個(gè)電極；4、X射線具有格外強(qiáng)的穿透性X光能穿透上千頁的厚書、2-3厘米厚木板、15毫米的鋁X1-2X光。在置換這些擋光助東西時(shí)，拉琴驚異地看到了自己手的骨頭和輪廓。1122日，倫琴把夫人帶進(jìn)試驗(yàn)室，用X射線拍了一張夫人的左手照片，照片骨肉清楚，X(金屬)線、金屬塊、甚至房門等等。關(guān)于X射線的覺察和爭(zhēng)論，除第一篇論文外，倫琴的其次篇論文《一種的射線--189639日，主要報(bào)告X射線使氣體具有導(dǎo)電力氣。第三篇論文《關(guān)于X射線性質(zhì)的進(jìn)一步觀看18973月，主要報(bào)告他對(duì)X射線在空氣中散射所作的觀看．三、X射線的本質(zhì)1912年，德國著名物理學(xué)家M．von勞厄(MaxVon，1879-1960)預(yù)言X射線是一種波長(zhǎng)根短的“以太波電磁波(WalterFriedrich，1883--1968)和博士生P．尼平(PaltlKnipping．1883-1935)通過X射線的晶體衍射試驗(yàn)獲得“勞厄圖樣“，才確證XX光。倫琴放棄作諾貝爾報(bào)告的事談?wù)揦且還宣稱他早就覺察X射線等等。其實(shí)，X射線確實(shí)早就存在于克魯克斯管和列納德管的“莫名其妙的次要現(xiàn)象“，倫琴單獨(dú)進(jìn)展試驗(yàn)，全面測(cè)試，這些都未曾受到列納德等人的直接啟發(fā)和幫助，因此對(duì)列納德的中傷和歪曲不予理睬，外界自然作出公正的評(píng)判。四、深遠(yuǎn)的影響X射線的覺察，對(duì)物理學(xué)的進(jìn)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。法國試驗(yàn)物理學(xué)家H，貝克勒爾(1852-1908)于1896年初了解到倫琴的覺察，這引起他的極大的興趣并馬上做XX射線多少有些相像的現(xiàn)象，即由鈾鹽放射出的一種奇異的“鈾射線“18963月貝克勒爾首次覺察物質(zhì)的放射性。他的這一1903X射線作為工具，1897年湯姆生覺察了電子。英國物理學(xué)家布拉格父子利用X射線作晶體構(gòu)造分析，提出了著名的布拉格公式，榮獲1915年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。英國物理學(xué)家C.巴克拉〔1877-1944〕由于覺察標(biāo)識(shí)元素的次級(jí)X1917年諾貝爾物理獎(jiǎng)。美國著名物理學(xué)家A.H康普頓于1923年前后覺察康普頓效應(yīng)而獲1927年諾貝爾物理獎(jiǎng)。X射線在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用是人盡皆知的，尤以“X射線層析圖像技術(shù)“為最著名。Lunqin倫琴，W.K.WilhelmKonradRontgen(1845～1923)德國試驗(yàn)物理學(xué)家。1845327日生于倫內(nèi)普(現(xiàn)屬聯(lián)邦德國)。3歲時(shí)全家遷居荷蘭并入荷蘭籍。1865年遷居瑞士蘇黎世，倫琴進(jìn)入蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程系，1868年畢業(yè)。1869A.孔脫的助手；1870年伴同孔脫返回1871年隨他到維爾茨堡大學(xué)和1872年又隨他到斯189419001923年210日在慕尼黑逝世。倫琴一生在物理學(xué)很多領(lǐng)域中進(jìn)展過試驗(yàn)爭(zhēng)論工作，如對(duì)電介質(zhì)在充電的電容器中運(yùn)動(dòng)時(shí)的磁效應(yīng)、氣體的比熱容、晶體的導(dǎo)熱性、熱釋電和壓電現(xiàn)象、光的偏振面在氣體中的旋轉(zhuǎn)、光與電的關(guān)系、物質(zhì)的彈性、毛細(xì)現(xiàn)象等方面的爭(zhēng)論都作出了確定的奉獻(xiàn),由于他對(duì)X射線的覺察贏得了巨大的榮譽(yù)，以致這些奉獻(xiàn)大多不為人所留意。1895118日,倫琴在進(jìn)展陰極射線的試驗(yàn)時(shí)第一次留意到放在射線管四周的氰亞鉑酸出的某種射線所致。由于當(dāng)時(shí)對(duì)于這種射線的本質(zhì)和屬性還了解得很少，所以他稱它為X射線,表示未知的意思。同年122818961897年又發(fā)表了1896123日,X射線拍攝了維爾茨堡大學(xué)著名解剖學(xué)教授克利克爾一只手的照片倫琴射線是人類覺察的第一種所謂“穿透性射線”，它能穿透一般光線所不能穿透的某些材〔見圖倫琴拍攝的他夫人手的X射線照片〕,顯示出手的骨構(gòu)造。這種覺察實(shí)現(xiàn)了某些神話中的夢(mèng)想(中國也有“秦王照膽鏡”的傳奇),1901年諾貝爾獎(jiǎng)第一次頒發(fā)，倫琴就由于這一覺察而獲得了這一年的物理學(xué)獎(jiǎng)。放射性的覺察一、貝克勒爾的靈感1896年覺察的。這一發(fā)觀與前-年倫琴覺察X射線親熱有關(guān)。作為他祖父的一名助手到后來也成為博物館中一名教授貝克勒爾自幼受到科學(xué)熏網(wǎng)，聰明好學(xué)。后來，他繼承父親也在自然史博物館任教授。在X射線覺察不久，貝克勒爾很快想到，假設(shè)把熒光的物質(zhì)放在強(qiáng)光下照耀、是否在發(fā)出熒光的同時(shí)，能放出X射線。于是，他把熒光物質(zhì)(一塊鈾化合物--鉀鈾酰硫酸鹽晶體)放在X射線發(fā)出的話，由于X射線的強(qiáng)的穿透性，定能使底片感光。結(jié)果，在底片上果真覺察丁與熒光物質(zhì)外形一樣的像。1896224，他向法國科學(xué)院報(bào)告了此試驗(yàn)結(jié)果。但是，事隔一周，在32日，他向放出一種肉眼看不見的射線，它與熒光是完全無關(guān)的?！办`感“對(duì)科學(xué)家的覺察“格外重要“，“這種靈感必定來源于他的豐富的實(shí)踐和閱歷?！岸?、居里夫婦的努力 鐳和釙的覺察放射性的覺察也引起了居里夫人(M．Curie，13671934)的極大興趣。居里夫人，1867年11716當(dāng)時(shí)華沙的波蘭大學(xué)不收女大學(xué)生一名家庭教師。白天教書，晚上自學(xué)。幾年后于1891年．她利用尋常積下來的錢，買了一張物理，有猛烈的求知欲。有抱負(fù)，能吃苦，意志堅(jiān)強(qiáng)，精彩完成了學(xué)業(yè)，得到了物理學(xué)碩士和數(shù)學(xué)碩士?jī)蓚€(gè)學(xué)位。1897年．在放射性覺察不久，她就開頭致力于放射性爭(zhēng)論工作。首先她想到，鈾不愿定是“釷“也可放射類似于鈾放射的射線，強(qiáng)度也相近。“放射性“這個(gè)詞，正是當(dāng)時(shí)由居里夫人所提出的。放射性元素釷覺察后，居里夫人的丈夫皮埃爾·居里(P．Curie,1859-1906)，也開頭參與放射性的爭(zhēng)論工作。通過對(duì)各種礦石的大量測(cè)試結(jié)果，他們覺察了有一些礦石(如瀝青鈾礦)的1898年他們先后覺察了在瀝青鈾礦物中還有兩種放射性元素。居里夫人稱第一種元素為“釙“(Polorium)，以紀(jì)念她的祖國波蘭；其次種元素被稱為“鐳“，意思是放出射線，鐳的放射性強(qiáng)度是鈾的一百萬倍以上。他們的爭(zhēng)論，使放射性爭(zhēng)論有了一個(gè)大的飛躍。1903是：“人要有毅力，否則將一事無成?！?89736年科學(xué)生涯中，她以驚人的毅力、堅(jiān)韌的意志、高度的智能，全身心投入了放射性爭(zhēng)論，成果累累。1911年，居里夫人又因此榮獲丁諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。三、三種射線--α射線、β射線、γ射線(J·J湯姆生教授的爭(zhēng)論生)也投入了對(duì)放射性的爭(zhēng)論工作。在科學(xué)家們的共同努力下，覺察了各種放射性元素所放出的射線中包括α、βγα射線是帶兩個(gè)正電荷的氦核(又稱α粒子)；β射線是帶負(fù)電荷的電子流；γX射線一樣，只是波長(zhǎng)比X射線還要短。對(duì)這三種射線的區(qū)分可以用它們?cè)诖艌?chǎng)中的不同軌跡判定。向石偏轉(zhuǎn)大；電中性的γ射線方向不變。放射性元素放出這三種射線的過程，又分別稱為α衰變、β衰變和γ衰變。試驗(yàn)事實(shí)告知我們，有的元素有放射性，有的沒有。有的可放α射線，有的只能放β射線，γ射線一般是伴隨α和β射線的放射而放出。放射性的覺察不僅進(jìn)一步揭開了微觀世界的驚奇、而且與X射線一樣，放射性已在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)等很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。原子物理名詞解釋表α射線：α射線是從放射性物質(zhì)中射出來的一種粒子流。α粒子就是氦原子核，它貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)很小，一張薄線通常就能把它檔住，但是它有很強(qiáng)的電離作用。β射線：βγ射線：γ射線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波〔光子的電離作用很小。半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變時(shí)所需要的時(shí)間中：No是指初始時(shí)刻〔t=0〕時(shí)的原子核數(shù)t為衰變時(shí)間，T為半衰期N是衰變后留下的原子核數(shù)電子：電子是帶負(fù)電的根本粒子，靜止質(zhì)量等于9.1095×10－31kg，電量等于1.602×10－19C，這是電量的根本單位，電子的半徑小于10－15m，電子常用符號(hào)e表示。放射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做放射光譜。1的明線光譜也叫做原子光譜曲?！?〕固體或液體及高壓氣體的放射光譜，是由連續(xù)分布的波長(zhǎng)的光組成的，這種光譜做連續(xù)光譜。放射性,放射性元素：物質(zhì)放射α射線和γ光電效應(yīng)：在光的照耀下，使物體中的電子脫出的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)。光譜分析：種方法叫做光譜分析。光子說:光子(又叫光量子)是一種靜止質(zhì)量為零的粒子，具有能量和動(dòng)量。它的能量表〔γ為頻率，h為普朗克常量〕動(dòng)量表示式為〔C為光速〕核反響和反響能：利用自然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轟擊原子核核的過程，叫做核反響。在核反響過程中，放出或吸取的能量，叫反響能。放出能量的核反響，叫放能反響。吸取能量的核反響，叫做吸能反響。激光：一個(gè)入射光子由于引起受激輻射可以得到兩個(gè)同樣的光子光，即由于受激輻射而得到加強(qiáng)的光就是激光。激光的主要特點(diǎn)是：具有很好的單色性、方向性和相干性，并且亮度極高。聚變：輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核的過程，叫聚變。聚變必需在極高的溫度下進(jìn)展，所以這種反響也叫熱核反響。康普頓效應(yīng)：當(dāng)倫琴射線〔x光〕被一個(gè)自由電子散射時(shí)散射光的頻率將小于入射光的頻率，即散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)，這種現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)。鏈?zhǔn)椒错懀河捎谥凶拥霓Z擊，重核〔如鈾核〕裂變時(shí)釋放一至三個(gè)生中子。裂變：重原子核分裂成兩個(gè)或多個(gè)較輕原子核的過程，叫裂變。嬗變：①用人工方法得到的放射性同位素放射出一個(gè)α粒子或β粒子的過程叫做嬗變。②原子核通過人工核反響而轉(zhuǎn)變成另一種原子核的過程叫嬗變。受激輻射：E2時(shí)，假設(shè)恰好有能量〔這里E2〕E1〕的光子射來，在入射光子的影響下，原子會(huì)發(fā)出一個(gè)同樣的光子而躍迂到低能級(jí)E1上去，這種輻射叫做受激輻射。衰變：α粒子α衰變。如②放出ββα衰變或β衰變時(shí)產(chǎn)生的核有的具有過多的能量(核處于激發(fā)態(tài)中)，這時(shí)它就會(huì)輻射出γ光子。放出γ光子的過程叫做γ衰變或γ輻射，也可以叫γ躍遷。同位素和放射性同位素：具有一樣的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素。具有放射性的同位素，叫做放射性同位素。蛻變：原子核自發(fā)地放射一個(gè)α粒子或βα蛻變成β蛻變。吸取光譜：〔其中包含連續(xù)分布的波長(zhǎng)的光通過物質(zhì)時(shí)某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸取后產(chǎn)生的光譜，叫做吸取光譜。原子反響堆：是一種能有把握的利用裂變?cè)幽艿难b置。原子核反響堆除了用來發(fā)電〔核電站〕外，它可產(chǎn)生大量中子，可以引出用于科學(xué)爭(zhēng)論，還可以制造放射性同位素和核燃料〔-239，-23。原子核的結(jié)合能：量，叫做原子核的結(jié)合能。原子核的組成：等于它的核子數(shù)〔即質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和。質(zhì)子：質(zhì)子是帶正電的根本粒子，它就是氫原子核，質(zhì)子的靜止質(zhì)量為1.673×10－27kg，電量為1.602×10－19C0.8×10－15m，質(zhì)子常用符號(hào)H表示。中子：中子是不帶電的根本粒子，靜止質(zhì)量為1.675×10-27kg，它的半徑約為0.8×10－15m，與質(zhì)子大小類似。中子常用符號(hào)n表示。自發(fā)輻射：能級(jí)中去，同時(shí)輻射出一個(gè)光子，這種輻射叫做自發(fā)輻射。電子的覺察一、證明陰極射線是帶負(fù)電的粒子流1895年法國年輕物理學(xué)家J1858年，德國物理學(xué)家普呂克〔J．Plucker,1801－1868〕在利用放電管爭(zhēng)論氣體放電現(xiàn)象時(shí)覺察了陰產(chǎn)生的。陰極射線到底是什么呢？最初以為陰極射線是電磁輻射。1890年前后，J．J15米長(zhǎng)的真空管，1．9×105m/s。試驗(yàn)結(jié)果使他疑心陰極射線的傳播是電磁輻射的說法〔電磁輻射速度為3108m/。二、荷質(zhì)比的測(cè)量1897年初，J．J．湯姆生設(shè)計(jì)了的陰極射線管，在電場(chǎng)作用下由陰極C發(fā)出的陰極射線，通過AB聚攏，從另一對(duì)電極D和E間的電場(chǎng)中穿過。右側(cè)管壁上貼有標(biāo)尺，供測(cè)量偏轉(zhuǎn)用。他重復(fù)了赫茲的電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)試驗(yàn)，開頭也和赫茲一樣，沒見到任何偏轉(zhuǎn)，但他分析了不當(dāng)電場(chǎng)力Ee與磁場(chǎng)產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)力evB相等時(shí)，可使射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，打到管壁中心，由此可較準(zhǔn)確得到粒子的速度v＝E／B。再依據(jù)陰極射線在電場(chǎng)下引起的熒光斑點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)半徑，e/me/m≈1011庫侖／千克。要J．J．湯姆生得出結(jié)論：“陰極射線也是物質(zhì)的粒子?！癳/m很大，可能是由于m小，也可能是e大或者兩者兼有。他進(jìn)而猜測(cè)，陰極射線的載荷子要比一般的分子小。三、電子的覺察〔1897年〕J．J．湯姆生在推斷陰極射線的帶電粒子的根本性質(zhì)時(shí)，其試驗(yàn)方法頗有獨(dú)到之處。他為判明粒子荷質(zhì)比的測(cè)量值是否受到管內(nèi)殘存氣體的影響，就在管內(nèi)分別充以各種氣體來做實(shí)粒子的荷質(zhì)比無關(guān)。斷定這種粒子是全部物質(zhì)都共同具有的帶電物質(zhì)粒子。他當(dāng)時(shí)〔1897年〕把它叫做“微?！啊瞔orpnscle〕后來被稱為“電子“。四、電子電荷的測(cè)定1898年，湯姆生又和他的學(xué)生們連續(xù)做直接測(cè)量荷電粒子的電量的爭(zhēng)論。其中一種方法是〔成為霧滴當(dāng)時(shí)測(cè)得的電子電荷是1．1×10－19庫侖，同電解中所得到的氫離子的電荷是同一數(shù)量級(jí)，從而直接證明白電子的質(zhì)量約是氫離子的千分之一。由此，J．J．湯姆生完全確認(rèn)了電子的存在，且證明電子是全部材料元素中的普適成分。于是，J．J．湯姆生最終解開了陰極射線之謎。從電子覺察的歷史可見，正如英國著名科學(xué)家貝爾納所說：“覺察的最大困難，在于擺脫一些傳統(tǒng)的觀念。”學(xué)家密立根R．A．Millike，186－195，以他的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和追求準(zhǔn)確的測(cè)量受到人們的贊譽(yù)。1906年第一次測(cè)到電子電荷量為e＝1．34×10－19庫侖，后來他不斷改進(jìn)，到1913年最終測(cè)利電子電荷量為e＝1．59×10－19代準(zhǔn)確的電子電荷值是：e＝1．60217733〔49〕×10－19庫侖括號(hào)中的值是測(cè)量誤差。密立根當(dāng)時(shí)還覺察電荷量是量子化的，e是最小的電荷量，即粒子所帶電荷都是e的整數(shù)倍。五、處處都有電子J．J．湯姆生還以大量試驗(yàn)結(jié)果說明電子的普遍存在：陰極射線，β射線和光電流等都是電是帶電物質(zhì)的最小荷電體。它是構(gòu)成全部物質(zhì)中的普適成分。正由于電子的覺察，湯姆生被后人譽(yù)為“一位最先翻開通向根本粒子物理學(xué)大門的偉人“。玻爾的原子模型一、原子有核模型面臨困難盧瑟福原子有核模型很好地解釋了α粒子的散射試驗(yàn)，但也存在著嚴(yán)峻困難。依據(jù)經(jīng)典電磁理論：任何帶電粒子在做加速運(yùn)動(dòng)的過程中要以放射電磁波的方式放出能量，這樣，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道半徑會(huì)越來越小，最終很快地〔10-9秒數(shù)量級(jí)〕落在原子核上，原子就不行能穩(wěn)定。而事實(shí)上原子是穩(wěn)定的。率也要不斷變化，這樣，大量原子發(fā)光的光譜就應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜。然而，實(shí)際上原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜。為此，原子有核模型提出以后并沒有引起學(xué)術(shù)界的重視。二、二十世紀(jì)初物理界的幾件大事對(duì)玻爾的影響性的修正方法，既能說明原子的穩(wěn)定性，又能解釋原子的明線光譜。在玻爾模型提出之前，在物理學(xué)界還有幾件大事，對(duì)他很有啟發(fā)：一是1900年德國物理學(xué)家普朗克提出了能量量子化概念，即分子和原子的能量不是連續(xù)變化，而只能取一些分立值。量為hυ、動(dòng)量為h/λ的粒子〔光子〕組成，提示了光的波粒二重性〔h是普朗克常量，υ是粒子振動(dòng)的固有頻率，λ是波長(zhǎng)〕能描述試驗(yàn)已觀測(cè)到的全部氫原子光譜：1/λ=RH(1/n2-1/m2)其中：λ是光譜波長(zhǎng)RH是里德伯常數(shù)=4/B，B=364.56納米m.，n都是正整數(shù)。n=1，m=2，3，4，…時(shí)可得一組譜線的波長(zhǎng)，這個(gè)譜線稱為賴曼系，n=2，m=3，4，5,…時(shí)所得一組譜線的波長(zhǎng)，這個(gè)譜線稱為巴耳末系，n=3，m=4，5，6，…時(shí)所得一組譜線的波長(zhǎng)，這個(gè)譜線稱為帕邢系，類似可得布喇開系〔n=4〕和普豐特系〔n=5〕等。人知曉的“謎“，這個(gè)謎底將由玻爾來揭曉。三、玻爾原子模型的內(nèi)容〔1913年〕1913年，將量子概念用到了盧瑟福的原子模型中，設(shè)為根底的：“允許軌道“上，在這些狀態(tài)中，電子雖然繞核作加速運(yùn)動(dòng)但不輻射電磁能量，這些狀態(tài)稱為〔簡(jiǎn)稱定態(tài)〈〈…相應(yīng)的“允許軌道“半徑為r1，r2，r3…，它們之間的關(guān)系是：En=-e2/2rnEn=-13.6/n2電子伏rn=0.0529n2納米n=1,2,3,…〔n為正整數(shù)，稱為量子數(shù)〕En的“允許軌道“躍遷到另一個(gè)較低定態(tài)能量Em的“允許軌道“hυ=(En-Em)/hh為普朗克常量。反之，當(dāng)電子在較低能量Em的“允許軌道“時(shí)，如吸取頻率恰好為υ的光子，就可以躍遷到較大能量En的“允許軌道“上角動(dòng)量量子化假設(shè)：在電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)中，不同的可能的穩(wěn)定狀態(tài)打算于下面這個(gè)條件，電子的角動(dòng)量mvrh/2π的整數(shù)倍，即mυnr=nh/(2π)，n=1,2,3,…未觀看到的紫外區(qū)和遠(yuǎn)紅外區(qū)的譜系。玻爾理論推廣到類氫原子〔鋰、鈉、鉀等〕也獲得很大成功。這樣，最終揭開了三十多年的令人費(fèi)解的氫光譜之迷，對(duì)量子論和原子物理的進(jìn)展奠定了根底。1922年，玻爾為此榮獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。四、玻爾的成功緣由子有核模型中，成功的給出了氫原子構(gòu)造的描述?！驳湣成辖⒁粋€(gè)物理爭(zhēng)論所，1921年3月在哥本哈根大學(xué)由他倡建成立了理論物理爭(zhēng)論所〔1965年改名為尼爾斯.玻爾爭(zhēng)論所。在玻爾的不懈努力下，玻爾爭(zhēng)論所生氣勃勃地進(jìn)展起來了，使這個(gè)人口不到500萬的國家，物理學(xué)家譽(yù)為“物理學(xué)界的朝拜圣地“。子理論家的旗手和首領(lǐng)。Aiyinsitan愛因斯坦，A.AlbertEinstein(1879～1955)A.201879年314日生于德國烏耳姆一個(gè)經(jīng)營(yíng)電器作坊的小業(yè)主家庭。一年后，隨全家遷居慕尼黑。父親和叔父在那里合辦一個(gè)為電站和照明系統(tǒng)生產(chǎn)電機(jī)、弧光燈和電工儀表的電器工廠。在任工程師的叔父等人的影響下,1894年,他的家遷到意大利米蘭,連續(xù)在慕尼黑上中學(xué)的愛因斯坦因厭惡德國學(xué)校窒息自由思想的軍國主義教育1895年他轉(zhuǎn)學(xué)到瑞士阿勞市的州立中學(xué)；1896年進(jìn)蘇黎世聯(lián)邦工業(yè)大學(xué)師范系學(xué)習(xí)物理學(xué)，1900年畢業(yè)。由于他的落拓不羈的性格和獨(dú)立思考的習(xí)1901年取得瑞士國籍。1902年被伯爾尼瑞士專利局錄用為技術(shù)員，從事制造專利申請(qǐng)的技術(shù)鑒定工作。他利1905年在物理學(xué)三個(gè)不同領(lǐng)域中取得了歷史性成就，特別是狹義相對(duì)論的建立和光量子論的提出，推動(dòng)了物理學(xué)理論的革命。同年,以論文《分子大小的測(cè)定法》取得蘇黎世大學(xué)的博士學(xué)位。1908年兼任伯爾尼大學(xué)編外講師，從今他才有緣進(jìn)入學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)工作。1909年離開專利局任蘇黎世大學(xué)理論物理學(xué)副教授。1911年任布拉格德語大學(xué)理論物理學(xué)教授，19121914M.普朗克和W.能斯脫的邀請(qǐng)，回德國任威廉皇帝物理爭(zhēng)論所所長(zhǎng)兼柏林大學(xué)教授1933年。1920H.A.P.埃倫菲斯特〔P.厄任費(fèi)斯脫〕的邀請(qǐng)，兼任荷蘭萊頓大學(xué)8年困難的探究,1915年最后建成了廣義相對(duì)論。他所作的光線經(jīng)過太陽引力場(chǎng)1919年由英國天文學(xué)家A.S.19331月納粹攫取德國政權(quán)后,3月他回歐洲后避居比利時(shí),99日覺察有預(yù)備行刺他的蓋世太保跟蹤，星夜渡海到英國，10月轉(zhuǎn)到美國普林斯頓，任建的高級(jí)爭(zhēng)論院教授，直至1945年退休。19401939年他L.建議研制原子彈，以防德國占先。第二次世界大戰(zhàn)完畢前夕，美國在日本兩個(gè)城市上空投擲斯危急，進(jìn)展了不懈的斗爭(zhēng)。1955年418日因主動(dòng)脈瘤裂開逝世于普林斯頓。遵照他的遺囑，不進(jìn)展任何喪禮，不筑墳?zāi)?，不立紀(jì)念碑，骨灰撒在永久對(duì)人保密的地方，為的是不使任何地方成為圣地。質(zhì)子的覺察1886年，德國的物理學(xué)家戈德斯坦在爭(zhēng)論陰極射線時(shí)覺察了一種“驚異的射線“，這種射線后來這個(gè)現(xiàn)象在1907年被湯姆生稱為“陽極射線“，進(jìn)一步爭(zhēng)論說明：它在磁場(chǎng)中能發(fā)生偏轉(zhuǎn)〔說明它帶有電荷，并且是粒子流；它的電荷和質(zhì)量正好等于氫的正離子，即和氫原子核一樣。1914年盧瑟福綜合了試驗(yàn)事實(shí)后，提出了這種粒子就是氫原子核，叫做“質(zhì)子“。中子的覺察1911年，盧瑟福依據(jù)α粒子散射試驗(yàn)的結(jié)果提出了原子核式構(gòu)造模型：在原子的中心有一子在核外空間圍著核旋轉(zhuǎn)。有什么關(guān)系？一、“質(zhì)子-電子“模型β1913個(gè)設(shè)想能夠解釋放射性物質(zhì)既能放出α粒子又能放出β射線的事實(shí)。1914年，質(zhì)子的覺察促使當(dāng)時(shí)的物理學(xué)家承受原子核構(gòu)造的“質(zhì)子-電子“模型。例如，鈉原1122個(gè)質(zhì)子，1111個(gè)電子，從整體上來說鈉原子呈中性。二、“質(zhì)子－電子“模型面臨挑戰(zhàn)，中性粒子可能存在。1924年奧地利的物理學(xué)家W．泡利提出的“核自旋“的概念使“質(zhì)子－電子“模型受到嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。由于這種難于調(diào)和的沖突，促使勇于探自然隱秘的人們轉(zhuǎn)而留意1920年盧瑟福提出個(gè)中性粒子是由于庫侖力的作用，使核內(nèi)部的質(zhì)子和電子結(jié)合而產(chǎn)生的。這種“可能存在的中性粒子“的想法始終活潑在他的學(xué)生們的腦海中。三、α粒子轟擊鈹靶的試驗(yàn)1928WH．貝爾用釙－α粒子轟擊鈹靶覺察了一種具有很強(qiáng)穿透力氣的輻射，甚至幾厘米厚的鉛板都能穿透，并認(rèn)為這種輻射是γ射線。約里1932128層放出質(zhì)子。玻特的“γ射線“γ管它的穿透力氣很強(qiáng)，但不行能從石蠟中打出質(zhì)子的，由于，一顆彈子撞擊另一個(gè)彈子，這，質(zhì)子就相當(dāng)于汽車，γ射線就相當(dāng)于子彈。玻特的“γ射線“可能并不是γ射線。約里奧獎(jiǎng)擦肩而過。他們后來講：“1920年盧瑟福的演講，確定會(huì)對(duì)這個(gè)試驗(yàn)的意義有正確的理解?！八摹⒅凶拥挠X察1891-1974〕118日的報(bào)告內(nèi)容告知了盧瑟福，當(dāng)這位爵爺聽了他們提出的解釋后，顯出少有的感動(dòng)，并說：“我不信γ射線能打出質(zhì)子！“查德威克認(rèn)為γ射線是沒有質(zhì)量的，因而根本不行能從石蠟中打出質(zhì)子。他用覺察的“輻射“覺察任何的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，說明它們是呈現(xiàn)電中性的。經(jīng)過困難的試驗(yàn)和探究，查德威克認(rèn)為1932217這樣，人們查找已久的中子最終被覺察了！查德威克也就由于覺察中子而獲得了1935年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。五、查德威克成功的緣由種產(chǎn)生中子的嘗試。例如，用強(qiáng)放電產(chǎn)生中子。在關(guān)于覺察中子的一篇論文中，他說：“其中有些試驗(yàn)是很荒唐的。“值得大加贊揚(yáng)的是：當(dāng)中子沒有消滅時(shí)，而在中子最終消滅時(shí)，他馬上清楚而令人信服地覺察了它。這些就是精彩試驗(yàn)物理學(xué)家的標(biāo)志。六、中子的覺察對(duì)核物理有著巨大而深遠(yuǎn)的影響。海森伯在得知查德威克的覺察后，馬上提出“質(zhì)子－中子“模型代替了“質(zhì)子－電子“的模型。關(guān)系，以及原子核的自旋，原子核的穩(wěn)定性等問題，有了的生疏；此外，對(duì)于中子的爭(zhēng)論和應(yīng)用，推動(dòng)了核物理的飛躍進(jìn)展，開創(chuàng)了的時(shí)代。原子核的裂變反響20世紀(jì)上半葉電能已經(jīng)廣泛應(yīng)用，成為一系列興工業(yè)的能源根底。與此同時(shí)，在能源開系：E=mc2式中的E為物體的質(zhì)量，c為光速(3xlO8米／秒)。質(zhì)能關(guān)系式是從理論上預(yù)言過程。一、人工蛻變的覺察面工作的是英國的著名科學(xué)家盧瑟福。他用粒子轟擊原子，才生疏了原子的構(gòu)造。他用α(同位素17)，同時(shí)釋放出一個(gè)質(zhì)子(氫原子核)，即147N十42He→178O十11H．明顯，這一過程的發(fā)生不是原子的反響，而是原子核的反響，1919年盧瑟福的這一覺察，是人類第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工蛻變。隨著人們對(duì)原子核反響的連續(xù)探究，很多類似的核反響不斷的被覺察。在這中間。約里奧-α105B+42He→137N+10n2718Al+42He→3015P+10n上式中的137N和3015P都是放射性同位素。當(dāng)停頓α射線的轟擊后，它們還能連續(xù)保持著放射性，但持續(xù)的時(shí)間不長(zhǎng)。氮的同位素(N)放出一個(gè)正電子后轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，大約經(jīng)過10分鐘的時(shí)間，放射性強(qiáng)度減小一半(即半衰期)；磷的同位素(3015P〕放出一個(gè)正電子后轉(zhuǎn)變2．2分鐘。約里奧-居里夫婦用人工蛻變的方法產(chǎn)生了放射性同位素，這一覺察為人類探究和爭(zhēng)論核反響開拓了一個(gè)嶄的領(lǐng)域。他們由此而獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。然而，利用α粒子轟擊氮核、硼核和鋁核，由此引起的核反響的力氣和效率不高，因而很難?二、用中子產(chǎn)生放射性元素以中子確定比α粒子(帶正電荷)簡(jiǎn)潔打進(jìn)靶核而引起反響O．達(dá)戈斯蒂諾(O．D”Agostino)、拉賽蒂和埃米利奧·賽格雷(EmilioSegre)，后來還有B．龐德科伏(B．Pontecorvo)，用鈹和鐳作為中子源，進(jìn)展了三年的緊急爭(zhēng)論工作，首批覺察了約40種的放射性物質(zhì)--同位素，取得了可喜的成就。1934年，費(fèi)米等人在一次偶然的時(shí)機(jī)中覺察：通過石蠟過濾后的中子，它產(chǎn)生的核反響要比直接從鐳+鈹?shù)脑此a(chǎn)生的核反響要有效得多。這一現(xiàn)象，一經(jīng)確認(rèn)，費(fèi)米就天才地提出“慢中子“不放，進(jìn)展了特地的爭(zhēng)論，制造了中子慢化的數(shù)學(xué)理論，為開拓原子核物理方面作出了重大奉獻(xiàn)。費(fèi)米因此1938年的諾貝爾物理獎(jiǎng)。三、鈾裂變的覺察在1934O．哈恩(O．Hahn，1879-1968)L。邁特納(LiseMeitner，1878--1968)信任他們能夠找出這種“的放射性物質(zhì)“，因而在柏林進(jìn)展結(jié)果，是制定了一套的放射化學(xué)的試驗(yàn)方法。正是這種方法使得哈恩和他的助手F．斯特拉斯曼(FritzStrassmann，1902--)L了這項(xiàng)震驚世界的科研成果?！惫骱退固乩孤弥杏谵Z擊原子序數(shù)為92的鈾，覺察得5636的氪。這個(gè)裂變的反響方程如下：10n+23592U→14156Ba+9236Kr+310n1938年12月，哈思等人把這個(gè)結(jié)果寄給德國《自然科學(xué)》發(fā)表，并獲1944年諾貝爾物理獎(jiǎng)。邁持納在瑞典得悉這個(gè)消息后，指出：“它揭開了人類歷史的紀(jì)元?！八椭蹲覱．R．弗里希(OttoRobertFrisch，1904一)一起進(jìn)展重核裂變的爭(zhēng)論。他們?cè)谟蹲匀弧冯s志上發(fā)表文章，給哈恩的試驗(yàn)作了正確的解釋，并算出約有200MeV的能量釋放出來。1939年1月16日，他們又在同一雜志上發(fā)表文章指出：“中子引起的鈾裂變：型核反響“。他們對(duì)量，因此，重核裂變的過程確定伴隨著巨大能量的釋放。鏈?zhǔn)椒错懙漠a(chǎn)生、把握和核反響堆一、鏈?zhǔn)椒错懙漠a(chǎn)生匈牙利物理學(xué)家L．西拉德(Leo5zilard，1898--1964)是：最早考慮到實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)椒错?核裂變反響)的可能性。他首先從理論上進(jìn)展探討，設(shè)想一個(gè)中子引起一個(gè)原子核的裂變，在核反響“鏈?zhǔn)椒错憽暗碾r型。哈恩和斯特拉斯曼覺察了鈾核裂變后，受到西拉德設(shè)想的啟發(fā)，也很快意識(shí)到實(shí)現(xiàn)“鏈?zhǔn)椒错憽暗目赡苄?。哈恩?939年的《原子》雜志上，指出：“依據(jù)計(jì)算，一個(gè)鈾原子取得一個(gè)中子，它的質(zhì)量數(shù)(即核內(nèi)質(zhì)子與中子的總和)是236，裂變后產(chǎn)生鋇和氪，它們最穩(wěn)定同136和86，兩者之和為222，因此從鈾裂變?yōu)殇^和氨的過程，多出了12個(gè)中子．“依據(jù)費(fèi)米的理論，引起鈾按裂變的中子并不需要快中于(高能量)，那么由鈾核裂變的產(chǎn)物--中子，就可以連續(xù)引起其它鈾核裂變，以至消滅“鏈?zhǔn)椒错憽?。?dāng)時(shí)已經(jīng)從意大利移居美國的費(fèi)米，也清楚地看到了實(shí)現(xiàn)這種“鏈?zhǔn)椒错憽暗目赡苄?。理論上提出鏈?zhǔn)椒错懙目赡苄允歉裢庵匾模囼?yàn)則是檢驗(yàn)理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)。1939年約里奧-居里等人，通過試驗(yàn)找到了鈾核裂變的產(chǎn)物確有中子存在，并且證明白一個(gè)中子引起一個(gè)鈾核(U-235)2到3個(gè)中子．我們可以把這個(gè)裂變過程表示如下：10n(慢中子)+23592U→23692U*(復(fù)合核)→9338Sr+14054Xe+310n續(xù)下去．它使人類獲得核裂變的“鏈?zhǔn)椒错憽坝辛藢?shí)踐的根底。這樣，鈾核裂變的“鏈?zhǔn)椒错憽暗膱D像已經(jīng)變得格外清楚。核的裂變開頭后，就由一個(gè)中子引起一個(gè)鈾核(U-235)23個(gè)中子，它們分別引起兩個(gè)鈾核裂變，使鈾核裂變的數(shù)目不斷地急劇增加。一個(gè)鈾核裂變后，可以釋放出約200MeV的能量，而且鏈?zhǔn)椒错懙谋对鰰r(shí)間(從一個(gè)鈾核裂變到它放出中子再引起另一個(gè)鈾核裂變的時(shí)間)一般50億分之一秒。理論計(jì)算說明，13噸煤釋放的20TNT炸藥。這是格外驚人的。裂變的“鏈?zhǔn)椒错憽啊昂巳剂稀暗牧狻＿@個(gè)偉大目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是以世界上第一座原于核反響堆建成和正常投入運(yùn)轉(zhuǎn)為重要標(biāo)志的。二、羅斯福批準(zhǔn)“曼哈頓打算“1939年初，N．玻爾把歐洲完成核裂變的消息帶到美國后，引起了移居美國的費(fèi)米、西拉德的猛烈反響。西拉德認(rèn)為，鈾核裂變的鏈?zhǔn)椒错懣赡鼙挥糜谥圃焓秸◤?，假設(shè)希特勒把握匈牙利的物理學(xué)家E格納(EMgenePauIWi8ner，1902--〕E．特勒(Edwa出了e11er，1908--〕去找愛因斯坦。他們的觀點(diǎn)得到了愛因斯坦的支持。193982日，用愛因斯坦的名義寫了一封致美國總統(tǒng)羅斯福的信件(由西拉德等起草)。19391011日下令組織“鈾礦參謀委員會(huì)“。美國總統(tǒng)羅斯福于1941126日(即珍寶港大事發(fā)生的前一天)批準(zhǔn)了研制原子彈的“曼哈頓工程“打算。這項(xiàng)工程由美國成立的軍事政策委員會(huì)領(lǐng)導(dǎo)(BMsh)陸軍后勤部參謀長(zhǎng)、少將泰爾(WDSt7er)和陸軍準(zhǔn)將、工程總負(fù)責(zé)人格羅夫期(L．R．Groves)。為了驗(yàn)證鏈?zhǔn)椒错懙膶?shí)際條件，美國打算建立一座原子反響堆，并委任費(fèi)米為技術(shù)負(fù)責(zé)人。三、費(fèi)米等攻克原子反響堆的五個(gè)技術(shù)難題1941年12開頭建筑世界上第一座原于反響堆。1、純鈾的提煉擔(dān)當(dāng)了這個(gè)責(zé)任，具體由斯佩丁(F，H．Speddin8，1902--)領(lǐng)導(dǎo)并成立特地爭(zhēng)論小組；他們承受離子樹脂交換法提純鈾，到1942年已分別出純鈾二噸，為實(shí)現(xiàn)“曼哈頓工程“供給了最根本的條件。2、核燃料的獲得在鏈?zhǔn)椒错懼校琔-23585U-238則吸取慢中予放β粒子，并不發(fā)生裂變，所以要實(shí)行特別方法把自然的238-U(99．3％)235-U(僅占0.7%〕238-U235-U的性質(zhì)一樣，很難用化學(xué)方法把它們分開。這個(gè)難題是由美國化學(xué)家尤里(Har。IdC1aytnU，ey，1893--1981)承受氣體集中法解決的。但是，這種氣體集中法花錢又費(fèi)時(shí)，要獲得足夠的可裂變材料--核燃料，必需另辟途徑。1943年3月，E.O.勞倫斯等人利用U-238俘獲一個(gè)中子經(jīng)過兩次β衰變，即可得到钚-239，成功地制造了钚，并證明钚-239U-238變廢為寶，對(duì)加快原子彈的制造起了很大的作用。3、減速劑的獲得有了“核燃料“以后，集中目標(biāo)解決的是把握鏈?zhǔn)椒错戇M(jìn)展的問題。前面說過，要使銨式反響產(chǎn)生，慢中子要比快中子更好，裂變的幾率更高，所以需要中子的減速劑。開頭時(shí)，約里臭-居里用重水(DZO)的抗核作減速劑。這種重水既不吸取中子，又有很好的速作用，不過當(dāng)核反響猛烈時(shí)重水有被蒸發(fā)的危急。針對(duì)這個(gè)缺點(diǎn)，費(fèi)米等人主要承受石墨作中子減速劑，效果也很好。4、臨界體積要使鏈?zhǔn)椒错懏a(chǎn)生，除了有慢中子外，還要求濃縮鈾(U-235)有確定的體積。這個(gè)體積的大“臨界體積“。這個(gè)臨界體積和鈾的濃度有關(guān)。5、增殖速度的把握有了“核燃料“，又有了減速劑--石墨，還把握了維持族式反響的條件--臨界體積。除此之外，米等人覺察，承受金屬鎘(Cd)捧作為把握中于增殖速度來說，它是一個(gè)很好的材料。金屬鎘應(yīng)堆中，讓它大量吸取中子，使中于的增殖系數(shù)小于1·，致使反響停頓或者不能發(fā)生；改變金屬鎘棒插入反響堆的位置，使中子的的增殖系數(shù)等于1，則核反響就自持進(jìn)展下去；拿出金屬鎘棒，使中子的增殖系數(shù)大于1，則核反響猛烈地進(jìn)展，乃至發(fā)生爆炸。四、世界上第一座原子反響堆的建立和鈾層相間堆砌而成的，共計(jì)57層。它的高約6．5米，寬9米，長(zhǎng)10米。1942122日，在費(fèi)米揮下，開頭抽出插入鈾堆中的鎘俸，經(jīng)過一些時(shí)間，中于的殖系數(shù)到達(dá)1，使200能的隱秘，它已經(jīng)標(biāo)志看原于核能的光輝時(shí)代已經(jīng)到來了。原子核能的應(yīng)用人類把握了原子核反響、鏈?zhǔn)椒错懙囊?guī)律由后，就為核能的應(yīng)用開拓了渠道。但是，由于2040年月正在發(fā)生其次次世界大戰(zhàn)，所以，在這種特定的歷史條件下，原子核能首先用于戰(zhàn)斗，直到大戰(zhàn)完畢后才轉(zhuǎn)向民用。原子彈的制造建立原子反響堆，是“曼哈頓工程“的一個(gè)重要局部。當(dāng)?shù)谝蛔臃错懚殉晒\(yùn)轉(zhuǎn)后，從1943年開頭，“曼哈頓工程“進(jìn)入了實(shí)際研制原子彈的階段。19431月，“曼哈領(lǐng)工程“的總負(fù)責(zé)人格羅夫斯少將與美國財(cái)團(tuán)--社邦公司，簽定了合同，打算在田納西州橡樹嶺(OakRidge)1800千瓦的空冷坦中子反響堆。同時(shí)，美國還在橡樹嶺興建三個(gè)濃縮鈾工廠。1943年11月，一個(gè)特地生產(chǎn)钚的工廠也在田納西州建成的鈾-235和钚-239．有了這些條件，要制造原子彈是沒有多大困難的了。特別是隨著提純工藝的提高(指氣體集中法)235U的純度提高了，而且提純钚-239也到達(dá)了的水乎。這樣，鏈?zhǔn)椒错懙呐R界體積就可以降到很小，以至可以制造出供飛機(jī)運(yùn)載的原子炸彈。?出人意料的是，“曼哈頓工程“的總負(fù)責(zé)格羅夫斯選38歲的奧本海默(J．RoheftOp9enLeimer，1904--1967)。19427月，美國政府委任加利福尼亞大學(xué)的理論物理學(xué)教授奧本海默負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)原子彈的設(shè)計(jì)和制造工作(當(dāng)時(shí)制造原子彈的試驗(yàn)室主任)。奧本海默親自選擇了著名的物理學(xué)家費(fèi)米、玻爾、康普頓、尤里、勞倫斯等人，參與原子彈的研制工作．原子彈的“炸藥“是高純濃縮的(90％以上)U-235Pu-239．一塊球狀的高純濃U-238U-235裂變產(chǎn)生的快中子被吸取的幾率也很小沿球面逃逸的中子不多，使中子的增殖系數(shù)大于1，那么鏈?zhǔn)椒错懢湍苓M(jìn)展下去，以致發(fā)生急劇的爆炸。中子是在一個(gè)半徑為R的球體內(nèi)部產(chǎn)生，逃出去的中子幾率正比于該球的外表積，即=4πR2/(4/3=/R所以，R越大，逃掉的中子越少：當(dāng)引爆裝置內(nèi)的一般炸藥爆炸后，依*一股沖力把兩塊半發(fā)生了。194571696公里的特里尼蒂荒漠上，世界上第一顆原子彈(鈾彈)2TNT炸藥。支承原子彈的30“原子彈之父“。205010多個(gè)財(cái)團(tuán)，還有哥倫比亞大學(xué)、芝加哥大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)等高等院校．中華人民共和國成立以后，在困難的條件下；花了八年多的時(shí)間，取得了1964年第一顆原子彈的爆炸成功．氫彈的誕生一、揭開太陽的能量來源之謎到底太陽的能量來源是什么呢?*煤的燃燒來維持它的能量，假設(shè)如此太陽能源來自煤的燃燒，其本質(zhì)是碳與氧的化合反響，即C+O2→CO．3．9x1026瓦。假設(shè)用燃燒熱來維持這個(gè)輻射功率，則太陽的耗損質(zhì)量與太陽質(zhì)量(1．98x1027噸)之比，約為10-11，也就是說太陽不過幾干年就燒光了。這明顯和事實(shí)不相符合。(A．S．Eddin-8ton，1882-1944)在觀看了太陽的活動(dòng)狀況后,猜測(cè):太陽的巨大能量有可能來自太陽上發(fā)生的亞原子粒子間的相互作用。1929年美國的天文學(xué)家H．N．拉塞爾(HenryNorrisRussell，1877--1957)運(yùn)用光譜分析證明太陽總體積的60％(后更準(zhǔn)確的數(shù)值是80％)是氫。1938年美國的物理學(xué)家H．A．貝蒂(HansAIbrechtBethe，1906~)和德國的天文學(xué)家魏扎克(CarlFriedirichVonWeizsaker，1912~)等人，應(yīng)用周密的光學(xué)儀器，證明白太陽的能量來源是*氫的聚變反響。二、費(fèi)米等計(jì)算出輕核聚變的理論條件1911年，盧瑟福覺察了原子核，人們開頭猜測(cè)太陽的能量是從原子核內(nèi)放出來的。依據(jù)光譜分析，知道了太陽上有豐富的氫，并從太陽光譜的暗線(吸取譜)中覺察太陽上還有氦元素存在；明顯，太陽的巨大能量是和氫與氦有親熱的關(guān)系。到20年月，各種元素的核質(zhì)量“燃料“，氦則是燃燒后的“余燼“。1934年盧瑟福和澳大利亞的物理學(xué)家奧利芬特(MarcuslaurenceE1uin01ipLant，1901~)、奧地利的哈待克(PaulHarteck，1902一)覺察使氖核相互碰撞可以得到氚(也是氫的同位素)論上的爭(zhēng)論說明，氘比氫簡(jiǎn)潔聚變?yōu)楹?，而氚比氘氖又?jiǎn)潔發(fā)生聚變。1944年，費(fèi)米通過(稱為點(diǎn)火溫度)5千萬度；假設(shè)氘單獨(dú)聚變則“點(diǎn)火溫度“為4億度。明顯，這樣的高溫在當(dāng)時(shí)是不行能想象的。因此，在原子彈爆炸之前，實(shí)際上對(duì)輕核的聚變反響作深入的爭(zhēng)論遇到了無法抑制的困難。三、用重核裂變來獲得超高溫氫彈試爆成功于氚太少(630億億個(gè)氫原于中才有一個(gè))，而氘的含量格外豐富。所以，第一顆原子彈爆炸以后，美、蘇等國的物理學(xué)家都在研制如何使氘發(fā)生聚變的爆炸裝置。由于這種炸彈是以氘即氫為燃料的，所以通常稱為氫彈。美國在l945(1952111日)。它的威力相當(dāng)于1000萬噸TNT炸藥。蘇聯(lián)于1949922日進(jìn)展，原子彈的試爆成功以后，再用三年的時(shí)間，完成了氫彈的成功爆炸。我國僅用了三年時(shí)間，于1967年就取得了氫彈試爆的成功。和平利用原子原子能的應(yīng)用是20世紀(jì)最感動(dòng)人心的科學(xué)成就。但是，原子能的應(yīng)用卻是以消滅性的和艦船動(dòng)力。1954年，在蘇聯(lián)的奧布寧斯克建立了，它的功率為5000千瓦。19561017日，英國在考爾德·92023千瓦。美國1958年才建成。它在賓夕法尼亞州的希平波特，電功率為141000千瓦。60年月，原子能電站進(jìn)入有用階段，先后有十幾個(gè)國家建立原子能電站。到1978年底，21208座原子能發(fā)電站?？傃b機(jī)容量約為1．12億千瓦。核電站的25％。1954年，建筑了第一艘核潛艇--“鸚鵡號(hào)“1957年，建成了核動(dòng)力破冰船--“列寧號(hào)“60年月末，美、蘇、英、法等國的核潛艇已有175艘。1962年美國的核動(dòng)力商船--“塞萬納號(hào)“20的增加。作為原子核能來說，是取之不盡，用之不竭的能源。當(dāng)今世界消滅了能源危機(jī)，究其緣由是石油、煤的開采量越來越大，消耗也越來越多，使得儲(chǔ)存量越來越少。不管怎樣說，總有一入各行各業(yè)，聯(lián)系千家萬戶，乃是一項(xiàng)極其宏大的工程。原子彈的制造技術(shù)！原子彈的理論本身其實(shí)很簡(jiǎn)潔∶只要你拿到兩堆正確的物質(zhì)〔通常是鈾２３５或鈽，然后把它們「緊緊地」放在一起，這樣維持一段夠長(zhǎng)的時(shí)間，其它的事情就不必我們操勞了，工作。我們大約需要３０磅的鈾２３５，體積差不多有一個(gè)棒球的大小，再協(xié)作一些效果恐驚份子應(yīng)當(dāng)會(huì)很滿足；這種原子彈甚至在戰(zhàn)場(chǎng)上也都能派上用場(chǎng)。不過，要提示各位∶鈾２３５的重量不要超過４５磅，由于對(duì)這樣多的鈾，其引爆的技巧相當(dāng)困難，單憑業(yè)余的機(jī)槭工匠，或許是無法適時(shí)且有效地把這些東西湊在一起。挺有可能你還沒做一半，它就在你面前爆炸了，那可就真?zhèn)星?。我個(gè)人的偏好是用３６磅或３７磅的鈾２３５，由于這樣效果不差，而且，假設(shè)設(shè)計(jì)上出點(diǎn)小過失，也不致于有太嚴(yán)峻的后果。一旦把足夠的材料緊聚在一起，我們最麻煩的技術(shù)就是得使它們能緊聚在一起維持約*太近時(shí)，會(huì)發(fā)生猛烈的反響而產(chǎn)生大量的能量，在瞬間〔比一秒鐘小很多〕迫使這兩堆物質(zhì)分開。的恐驚份子而言，是不會(huì)以此為滿足的，對(duì)嗎？所以，當(dāng)務(wù)之急就是要設(shè)計(jì)出一套方法，假設(shè)你這位恐驚份子有棟兩層樓房〔含地下室、兩根火藥、１５包水泥、２０立方碼的沙石，那么大約只要一個(gè)禮拜就可以完工了。全部的費(fèi)用，除去房租不算，或許只要３，０００美元就夠了。最終的問題是怎樣把鈾２３５或鈽弄到手，這留待后面再談。開頭開工或可用乙炔噴燈〔AcetyleneTorch〕來作。鈾的熔點(diǎn)是４１４。２℃，而乙炔噴燈的燃點(diǎn)是５２６。４℃，因此理論土來說，乙炔噴燈足以熔化鈾２３５?；蛟S