原子弹的引爆剂——重原子核

二次世界大战后期, 美国投放在日本广岛与长畸的两颗原子弹, 一下子就夺去了几十万人的生命.原子弹的威力对日本人是深有体会了.

可谁也想不到, 原子弹的爆炸仅是由一个直径只有10-15 米的中子引发的, 真是“千里之堤, 溃于蚁穴”, 如此渺小的中子如何能引发出如此巨大的能量呢?

原来, 原子弹的爆炸是利用重原子核, 如铀, 发生核裂变时产生的巨大能量.有人曾经做过计算, 1 公斤铀在发生核裂变时所释放的能量, 竟相当于2500 吨煤燃烧时所释放的能量! 原子核裂变过程中会发生质量亏损, 即生成物的总质量比反应物的总质量小, 多余的质量则是以能量形式释放出来了.按照爱因斯坦的观点, 质量和能量是可以相互转换的, 它们是物质的两个方面, 质量和能量转变的关系式可以用爱因斯坦质能方程来描写:E=mc2

E 为能量

m 为质量

c 为真空中的光速

由此可见, 质量和能量是相对应的, 比如, 1 千克物质所贮存的全部能量高达9×1016 焦耳, 相当于300 万吨煤燃烧所释放的能, 用它来发电, 则可以发生300 亿度电, 可惜通常它是无法释放的.

但是, 用一个中子去轰击重原子核时, 重原子核就会发生裂变反应, 分裂成两个中等质量的原子核, 同时将一部分质量转化为能量而释放出来.这里中子犹如一个引爆剂, 就好象我们用雷管引爆炸药一样.

重原子核裂变时, 生成的两个中等质量原子核的质量之和要比反应前总质量小, 两者质量的差值称为质量亏损, 正是这部分亏损的质量转化为原子弹爆炸时的巨大能量.

经研究, 1934 年10 月22 日, 费米发现慢中子比快中子有更好的引爆效果: 用慢子打击铀核时, 铀核反应剧烈, 在很短的时间里就能释放出大量的能量, 而快中子几乎不能引起核反应.费米的这一发现, 为原子能的和平利用奠定了基础, 这就是原子核反应堆的应用.