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| 实验 |
铀裂变反应 |
| １８９６年，法国的贝克勒尔在研究荧光矿物的性质时，发现铀和含铀的矿物能够自发地放出看不见的射线。许多人相继研究这个总是人，发现镭、钋、钍等多种元素也具有相同的性质，人们把这些元素叫做放射性元素。经过长期大量的实验，查明这些射线实际上是由三种射线组成的，它们分别叫做a射线（即a粒子流或氦粒子流）、β射线（即β粒子流或电子流）、γ射线（即γ粒子流或光子流）。这三种射线都是从原子核里放出来的。放射性元素在放出射线的过程中，释放出能量，并使自己变成了新元素的原子核。人们把这种自发进行的核反应叫天然放射性或天然蜕变（衰变）。 原子核中蕴藏着能量，叫做原子能。这种能量在原子核发生变化的过程中会盘旋出来，放射性元素在放出一个a粒子时所释放的原子能比一个碳原子在燃烧时放出的化学能要大１００多万倍。小小一粒药片那样大的镭，在天然放射性的核反应中，它释放出来的原子能，可以使挖万公斤重的冰块全部溶化成水。最初，人们曾想到利用天然放射性物质所释放的原子能，但这个愿望落了空，因为它们的放射过程太慢。要把１克镭的原子能通过天然蜕变释放出来，得等上１万年，向原子核发起猛烈地攻击，逼迫原子核交出巨大的原子能。 １９３４年，意大利物理学家费米在得知发现人工放射性之后，决定试用中子产生人工放射现象。费米按照元素周期表的顺序，从氢开始，用中了按顺序轰击，当试验到第９呈元素氟的时候，得到了人工放射性。他继续进行实验，当实验到当时元素周期表的最后一个元素——原子序数是９２的铀的时候，发现在中子轰击铀的产物中，可能有一个地球上不存在的，原子序数是９３或９４的新元素。１９３４年６月，他宣布了这个发现。但是，他还没有认识到在这个实验中可能引起了铀的裂变，也没有继续深入研究下去。 最早发现铀裂变，打碎了原子核的人是德国物理学家哈恩与史特拉斯曼。 在费米发现用中子轰击铀可能产生超铀元素以后，在马黎的约里奥—居里夫妇和在柏林的哈恩、迈特纳都认真地研究了这个问题。 迈特纳小姐是犹太人，１９３８年３月，德国种族法令波及到她身上，当时，哈恩和普朗克普经亲自到特勒面前替她求情，但是无济于事。迈特纳在衩迫离开研究所以后，逃往斯德哥尔摩避难。哈恩又和史特拉斯曼继续进行实验。１９３８年秋天，他们受约里奥——居里夫妇发现中子轰击铀的产物中有类似镧的实验的启发，精确地分析了中子轰击铀以后的产物，发现有钡存在，钡的原子量大约是铀的一半，这说明铀原子核在右子轰击下分裂成两半，哈恩在１９３８年１２月底把这个发现送交杂志发表。 在把实验结果送交杂志以前，哈恩把实验情况写信告诉了迈特纳和她讨论这个问题。迈特纳立即从数学上进行分析，她把当时铀裂变的产物加在一起，发现裂变后的部质量比裂变前的铀质量要小，就是铀的一些质量消失了。迈特纳根据爱因斯坦的相对论。认为消失的质量转变为能量了。每裂变一个原子可以放出大约两亿电子伏特的能量。迈特纳把对裂变情况的看法发表在１９３９年２月美国《自然》杂志上。 裂变反应的发现震惊了科学界，因为它说明在用是子轰击铀的原子核，核俘获一个中子之后，核内会立刻骚动不安，由球形变成椭圆形，又由椭圆形变成哑铃形，最后它像一颗大小珠分裂成两粒小水珠那样，一个核分裂成两个核，同时释放出大量的能量，奇妙的是，那个铀核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出２至３个中子，这两三个中子飞射出去，分别击中另餐的两三个负铀核，使这两三个铀核又发生裂变而放出大量能量……原子核这种连续的分裂现象，叫做链式反应。抽裂变的发现找到了盘旋原子能的途径，就是可以通过链式反应，不断供给核分裂所需要的大量中子。原子弹就是根据重核链式反应的原理做成的。 重核的裂变，使人类终于找到了一种打开原子能宝库的钥匙，现在也许可以比较肯定地说，原子能是人类与大自然斗争所获得的最大报酬，它几乎彻底地解决人类未来几百万年不断增长的能源需要，成为人类了解自然、改造自然、并从自然中获得最大自由的有力斗争武器。 |