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物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界 · 第六节

《物质的秘密:藏在微观粒子里的神奇世界》第六节

本节讲述人工放射性元素的合成与核裂变的发现。约里奥-居里夫妇发现铝27被α粒子轰击后分两步衰变为硅30,此后科学家常用中子制造人工放射性元素,并合成了钷、砹及镎、钚等超铀元素……

本节讲述人工放射性元素的合成与核裂变的发现。约里奥-居里夫妇发现铝27被α粒子轰击后分两步衰变为硅30,此后科学家常用中子制造人工放射性元素,并合成了钷、砹及镎、钚等超铀元素,目前已知近三千种放射性同位素;物理学家还制造出质子远多于中子的原子核,观察到直接排出质子的新型放射性。

1938年,德国化学家哈恩和斯特拉斯曼用中子辐照铀,发现产物中出现了本不该有的钡,即92个质子的铀核变成了56个质子的钡核和36个质子的氪核,同时释放2亿电子伏特能量,这就是铀235的裂变。1939年起约里奥-居里等人申请裂变反应堆和炸弹专利,战争使研究转向军用与民用两条路:炸弹需让每次裂变释放的2.5个中子中约2个引发新裂变,形成雪崩式链式反应;反应堆则用减速剂、吸收剂控制中子,使每次只有1个中子被再利用,维持平衡。

最后介绍E=mc²:爱因斯坦1905年提出质量与能量等价,光速平方使二者结合。日常中质量变化极小难以察觉,但核裂变中产物质量小于铀核,亏损质量转化为核能;太阳则通过氢聚变为氦,把质量转化为光。反向过程也存在:粒子加速时速度越快惯性越大,越难继续加速,其能量随惯性一同增长。

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