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E=mc²展现原子弹庞大威力 但爱因斯坦和原子弹只有半毛钱关系

2022-10-21 00:15上一篇: 一个小忠告 不要给亲戚打工 网友:拿着最少的人为干最多的活 |下一篇:没有了

本文摘要:喜欢热闹的围观群众肯定发现了一个庞大的秘密,原子弹是曼哈顿工程上马之后才研制出来的,而它释放庞大能量秘密遵循的是质能等价公式:E=mc²,却早在1905年爱因斯坦在揭晓《论动体的电动力学》就已经提出来了,那么大家自然就会将爱因斯坦和原子联系起来,但其实爱因斯坦和原子半毛钱关系都没有,要说有的话,爱老头就写了封推荐信!质能方程质能方程是爱因斯坦在1905年揭晓的《论动体的电动力学》中一起公布的,也就是厥后被称为狭义相对论的论文,这个时代之前已经认识到了电子的存在,但原子核还要

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喜欢热闹的围观群众肯定发现了一个庞大的秘密,原子弹是曼哈顿工程上马之后才研制出来的,而它释放庞大能量秘密遵循的是质能等价公式:E=mc²,却早在1905年爱因斯坦在揭晓《论动体的电动力学》就已经提出来了,那么大家自然就会将爱因斯坦和原子联系起来,但其实爱因斯坦和原子半毛钱关系都没有,要说有的话,爱老头就写了封推荐信!质能方程质能方程是爱因斯坦在1905年揭晓的《论动体的电动力学》中一起公布的,也就是厥后被称为狭义相对论的论文,这个时代之前已经认识到了电子的存在,但原子核还要到1909年卢瑟福在英国曼彻斯特大学做a粒子散射实验才会被发现,因此在爱因斯坦揭晓狭义相对论的时代是不行能知道原子核内的秘密的。这个方程完全是爱因斯坦对物体惯性和它自身能量的关系中推导出来的。

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上图是质能等价(质能方程)的推导历程,其中的关键是洛伦兹变换和等效原理,自始至终和所谓的原子核内的秘密:质子中子没有任何关系,它只是爱因斯坦对物体惯性与能量思考与研究的效果。裂变的秘密核裂变在现代科学名词中大家还是比力熟悉的,究竟那么多核电站都是建设在核裂变的基础上,或者至少也听说过前苏联的切尔诺贝利核事故以及日本福岛核事故,再不济原子弹总是知道的,但在历史上核裂变的认识历程还是很是曲折的。

早在1896年贝克勒尔发现了铀的放射性现象,1897年居里夫人发现了更多的放射性元素,但此时距离核裂变还早呢。1911年卢瑟福发现了原子核内的质子1917年卢瑟福使用α粒子轰击氮原子发现了元素的嬗变现象1932英国科学家詹姆斯·查德威克发现了中子,1934年费米和他的同事研究用中子撞击原子序为92的铀原子但费米其时并没意识到是裂变,因为发生的元素在化学特性上被分析出来是钡,但钡的原子量比铀少40%,实在让费米没有想到。在费米揭晓研究结果后,实验被奥托·哈恩、莉泽·迈特纳等人重复,哈恩严格分析后认定这是铀原子核被分成了约莫两半,迈特纳的侄子英国物理学家弗里施建议这个历程可以用“核裂变”来界说。

哈恩在1938年12月22日将研究结果投稿给《自然科学》杂志,最终因此获得了1944年的诺贝尔化学奖。这就是核裂变的来源235U原子核裂变历程:U235吸收一其中子酿成236,然后U236原子核裂酿成两个较小原子核,并释放出2-3其中子,如果三其中子还能撞击到其他原子核那么继续,否则反映终止。铀原子核在裂变历程中平均每个重核释放约207MeV的能量,凭据质能等价,U原子核的每单元原子量相当于931.5MeV的能量,那么裂变总的质量亏损为:207MeV/931.5MeV/235=0.0946%235的来源是U235的质子数92+中子数143。

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这个质量亏损与能量的发生遵循质能等价方程:E=mc²爱因斯坦在曼哈顿工程中饰演的角色重现费米用中子轰击铀原子的“哈恩团队”是在德国柏林做的实验,时间约莫是1938年,此时距离二战发作:德国闪击波兰的时间1939年9月1日不外一年左右而已,而随着研究的深入,哈恩在1938年将手稿投寄给《自然科学》杂志揭晓后,科学界普遍意识到这个裂变历程将会释放大量的能量,固然作为对现代科学嗅觉极为敏锐的德国开始召集科学家研究核裂变。似乎德国占尽天时地利人和?不外其时的时代配景却帮了美国人一个大忙,因为德国迫害犹太人,大批优秀的科学家都因此逃难到了美国。

1939年8月2日,多名科学家联名给罗斯福写信,请美国务必在纳粹德国之前研制出原子弹,爱因斯坦在这封信上签了名,固然大家都知道,罗斯福同意了!爱因斯坦使用其在科学界的影响力,为这个厥后被称为曼哈顿工程的原子弹事业出了不少力。从曼哈顿工程开始,核裂变的终极事业-原子弹研制已经不再由科学家主导!他们只是执行者!原子弹一、取得核质料原子弹的原理并不庞大,但制造难度却极大,首先就是浓缩铀的问题,因为可以用于裂变的铀-235在天然铀中含量仅为0.7%,而占99.3%的铀-238极难分散,而武器级的铀浓度需到达90%以上,曼哈顿工程总耗资20亿美元(约合2018年230亿美元)的90%都用在了制造核质料的工厂和生产核质料。

其时的铀浓缩技术有如下几种:1、电磁型同位素分散法2、气体扩散法3、索瑞特效应分散法关于铀-235取得的新闻中,朝鲜或者伊朗的离心机似乎经常不停于耳,这种现代常用的气体离心分散法分散铀-235技术并没有在曼哈顿工程中应用,曼哈顿工程中主要使用的气体扩散法,其时的气体离心法效率太低,现代离心机技术中接纳六氟化铀分散的方式,到达同样浓度的离心机级数比力少,效率大大提高,因此在现代浓缩铀的制造方式中气体离心法已经占主导。挨个串联起来的伊朗离心机,其外壳质料为铝1940年,格伦·西奥多·西博格和埃德温·麦克米伦在加州大学实验室,氘核轰击铀-238而发现了钚元素,其同位素同位素钚-239是最容易裂变的三个同位素之一(另外两个是铀-233和铀235),因此钚的这个特性在曼哈顿工程中迅速被确定为第二种原子弹的方案。钚在自然界中极其微量,因此无法通过开接纳得,它的生产就如上文,用核反映堆中的的中子轰击铀-238生产钚,说到这里必须要提一下轻水反映堆和重水反映堆,美国对于朝鲜或者伊朗的轻水反映堆并不太伤风,因为轻水反映堆中的中子慢化剂会吸收中子,导致中子浓度降低,生产钚效率极差!而重水反映堆中中子慢化剂是D2O(重水)只会使中子减速,高效使用中子,使得更多的原子核到场裂变,因此可以使用多余的中子生产钚,这就是美国人总是盯着人家的重水反映堆原。


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