原子彈的原理

1934年,意大利物理學家昂利可·費米(1910~1954年)宣布,他用人工方法造出了自然界不存在的原子序數在93以上的元素(超鈾元素)引起了很大的轟動。費米用中子轟擊自然界存在的元素中原子量最高的第92號元素鈾,使它分裂得到了四種物質,它們的半衰期分別為10秒、40秒、13分和90分,並放出了β射線,費米和他的夥伴,在這以前用中子依次轟擊周期元素表上的各個元素,無一例外,吸收了中子的原子核都發生分裂,並放出β射線,產生的元素的原子序數都增加一。因此,他相信發現了93號元素的想法是不奇怪的。

不少物理學家進行實驗,以求證費米的結論。德國的奧托·哈恩(1879~1968年)也同莉澤·邁特納小姐(1878~1968年)、弗裏茨·施特拉斯曼一起,從1935年開始從事超鈾元素的研究,然而,在用中子轟擊鈾後進行分析時,陸續發現了十種以上的物質。這是無論如何也無法解釋的。

1938年,從法國約裏奧·居裏(1897~1956年)處得知,用中子轟擊鈾後,發現了同57號元素鑭極為相似的物質。哈恩感到吃驚,決定用有別於過去的那種分析方法重新開始實驗。開始,他應用提取鐳的方法,在用中子轟擊後的鈾中摻入鋇,再用一般分析的方法讓鋇沉澱。由於鐳同鋇的性質很相似,自然會同鋇一起沉澱。這時,具有放射性的物質也同鋇一起沉澱下來了。哈恩自然相信這種物質是鐳。

但是,其後,不管使用什麼辦法也沒能把鋇從這種“鐳”中分離出來。最後,他隻好得出結論,認為這種“鐳”就是鋇。為什麼從受中子轟擊的鈾中會出現第56號元素鋇呢?哈恩完全不知道其中原因。他於1939年初發表了實驗結果。

但是,這個謎很快為邁特納解開了。邁特納是猶太人,由於害怕納粹分子的迫害而流亡到了瑞典。她認為,這是因為,吸收了中子的鈾幾乎都分裂成完全相等的兩部分(原子核發生分裂),生成原子序數居中的多種元素。鋇也好,鑭也好,哈恩前麵發現的那十幾種物質也好,都是屬於這種情況。這是物理學家的常識中少有的現象。她還弄清了原子核分裂時會放出巨大能量的事實,原子彈的製造就是從這裏開始的。

115 學生應知科技知識