邮票上的物理学史（49）——核裂变

发现核裂变的故事应当接着发现中子往下讲 .在发现中子之前 ,用得最多的轰击原子核的炮弹是α粒子 .例如 ,历史上的第一个人工核蜕变就是卢瑟福用钋源发出的α射线轰击氮核 ,把它嬗变成氧原子 .约里奥-居里夫妇用钋源α射线轰击各种原子核 ,轰击铍发现了中子 ,轰击铝发现了人工放射性 ,但对Ｚ >2 0的原子核 ,α粒子轰击却不能引起核反应 .这是因为 ,原子核的正电荷的推斥力使α粒子不能进入原子核 .发现中子后 ,1 93 4年 ,意大利物理学家费米 (邮票见下节 )和他的研究集体试着用中子而不是α粒子来轰击原子核以产生人工放射现象 .费米认为 ,…     

核能应用与核电事故

 德国著名化学家哈恩早年从事放射化学研究,在矿物分离等研究过程中,出人意料地发现了放射性钍Th、锕Ac及镤₉₁²³⁴Pa等;1938年,哈恩、斯特拉斯曼和梅特纳,在费米、伊仑·居里等人用中子轰击铀核的实验基础上,进行了大量的实验与分析,提出了中子打进铀核,引起铀核剧烈振荡,使铀核发生形变,最后分裂成两个原子核.铀核裂变既放出巨大能量,又释放出中子.每一个铀核裂变,将放出200MeV的能量,并且放出2-3个中子,这些中子被另外的铀核分别吸收,又再引起铀核裂变,如此继续下去,形成链式反应.1942年费米利用核裂变的链式反应,建立了世界上第一个可控的链式反应装置--核反应堆,揭开了人类利用原子能的新篇章.原子能首先在军事上应用.1945年美国最先安装了核爆炸装置,制造和爆炸了原子弹,1949年苏联也研制成功原子弹,打破了美国的核垄断,英国于1952年、法国于1960年相继试爆原子弹成功.我国也于1964年成功爆炸了自己研制的第一颗原子弹.     

热中子反应堆与核电

 一、 前言
1939 年德国科学家哈恩发现了重核的自发裂变,从此开始了原子能时代的新纪元。这个发现证实了核裂变伴随着大量能量释放的预言,此后又发现每个原子核裂变会放出几个中子。使得自持链式反应成为可能。如²³⁵U 吸收一个中子后,铀核的激发能增高而变得极不稳定,很快裂变成几个碎片,以碎片动能的方式放出能量。核裂变除放出碎片外,还放出2～3 个中子,例如²³⁵U 平均放出2.43 个中子,²³⁹Pu 平均放出2.92 个中子。如果这些中子中至少有一个中子去轰击铀核或钚核,就实现了所谓的自持链式反应。     

关于借助于气体放电得到可控制的热核反应的可能性

原子物理学和核子物理学的理论与实验工作,近年来,一直在寻求和平利用原子能的新途径。我所指的就是热核反应,在这种反应里,潜在于原子核内的能量的放出,不是靠铀或钍的重原子核的裂变,而是由于某些物质的轻原子核的合成的结果,譬如氘和氚,它们都是氢的稀有异形物。_氘发现于自然界里,并且能从水中用电解方法大量地提取。氚是放射性物质,在原子锅炉里用中子轰击锂可得到它。我们现在已经能够在氢弹里创造出把氘转变为氦的条件。这就是热核反应。但是,为使它成为可控制的,就必须找到办法,使它不具有强力的爆炸性质。解决了这一问题,才能使人类免除关于生存于地球上所必须的能量贮藏量的经常的切身的忧虑。不言而喻,控制热核反应过程这一异常有趣、同时又异常艰巨的任务,吸引了世界上一切国家的物理学家的注意。     

邮票上的物理学史(58)--加速器·物理实验的大型化

加速器是原子核物理学和粒子物理学中的重要仪器.它利用不同形式的电磁场,把各种带电粒子(电子、质子、轻离子、重离子)加速到很高的能量.用加速器加速的高能粒子轰击各种原子核,观察所引起的核反应,就可以深入研究原子核结构及其变化规律.几十年来,人们在加速器上发现了上千种合成的人工放射性核素,发现了绝大部分超核元素,使原子核物理学迅速发展成熟;与此同时,用加速器又发现了上百种新的粒子,包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子,从而建立了粒子物理学.除了用于基础研究之外,大量的小型加速器还广泛应用于同位素生产、肿瘤的诊断和治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、农作物种子辐照等工、农、医各个领域.     

原子序数为110的元素问世!?

苏联物理学家宣称他们造出了原子序数为110的目前世界上最重的元素,但美国和联邦德国的科学家们对此持怀疑态度. 尤里·奥冈尼西恩(Yuri Oganessian)和一个国际研究小组在莫斯科郊外的杜布纳联合核子研究所进行了以下两个实验:一个是用含有92个质子的铀236来轰击一束氩-40原子核,其核内有18个质子;另一个实验则是用含有90个质子的针原子核来轰击合有20个质子的钙-44.苏联科学家认为,轰击后的检测结果表明,由核裂变产生出来的原子核碎片在瞬间形成了一种含有质子数为110的新元素.他们还计算出这种新元素的半衰期为9ms. 联邦德国达姆士塔重离…     

對高中物理臨時教材“原子結構”的两點改正意見

1.关于原子核的结合能的定义:在原文(物理通報1953年全月號177頁)上說:“使各個粒子結合成一個原子核所需要的能叫結合能,这也就是各個粒子結合成為一個原子核時所消耗的能”。這種說法是不正確的,因為實際上各個粒子結合成原子核時放出大量的能,而不是需要能量,是多餘出能量而不是要消耗能量。這是因為當這些粒子合成原子核時,由於这些核子之間有很强的吸引力,因而當他們由最初彼此處在很遠的地位变列合在一起的情况時,它的勢能必然要減少,這部份能量一定     

原子核双β衰变和轻子数不守恒

 原子核双β衰变实质上是二个单β衰变同时发生的过程,是一个二级弱相互作用过程.原子核单β衰变的一个典型过程是中子衰变为质子,并放出电子和反中微子,即n→p+e^-+（?）_e。自从1914年查德威克测量β衰变的连续谱以来,β衰变的研究一直是原子核物理和粒子物理的重要研究课题之一.我们知道,李政道和杨振宁提出的宇称不守恒定律,就是吴健雄通过原子核的β衰变研究而得到实验证实的.无独有偶的是原子核双β衰变的研究和自然界的另一重要守恒定律--轻子数守恒律是否破坏密切相关.     

前景广阔的核电池

提起核电池,人们可能会把它与层层设防的核电站联系在一起,甚至还会联想到辐射、扩散等危险字眼。殊不知它正在悄悄改变着我们的生活。一、核电池的基本原理与特点原子核按其稳定性可分为稳定原子核和不稳定(或放射性)原子核两类。不稳定的原子核都会自发转变成另一种核而同时放出射线,这种变化叫放射性衰变。原子核在衰变过程中放出α射线、β射线和γ射线。α射线是α粒子流,它是带正电的氦核。β射线是高速运动的电子流。衰变时出射的粒子(射线)会放出能量,如210Po发生衰变时可放出约5.4MeV能量,这一能量基本上为出射的α粒子所带走;氚…     

铀氢锆脉冲反应堆

 1989年4月6日,我国核工业第一研究设计院,在铀氢锆脉冲反应堆零功率装置上,成功地实现了首次临界.标志我国在研制开发这一新型反应堆方面,迈出了重要的一步.什么是脉冲反应堆脉冲反应堆,是一种具有稳态和脉冲运行特殊功能的核反应堆.核反应堆,是中子使原子核发生链式反应,并伴随放出大量粒子和巨大能量的可控核反应器.     

原子核的裂变

1938年左右,哈恩(Hahn)和斯特拉斯曼(Strassman)等首先发現了鈾核俘获中子后,产生了比原来鈾輕很多的、放射性很強的元素。后来經过仔細的分析才知道原来是鈾吸收中子后,分裂成了两个差不多大小的原子核。在这过程中还释放出大量的能量,并伴随着放出中子、γ射綫和β射綫等。此后这一現象就得到了很大的重视,并利用过程的鏈鎖性,制成了反应堆,利用核裂变过程中所释放的能量为人类服务。     

原子核的質量和原子核反应

我们都知道原子核能放出巨大無此的能量,可是我们对於原子核真正的了解却並不多,主要这是因为單个原子核是非常小的。直到上世紀末,由於科學和技術水平的不断提高,人們才有可能去研究它的性質。最近科学家和工程師們更進一步控制了它的行动,使原子核巨大的能量为滿足人類生活的需要和增加人類的幸福服务。在这一篇文章裹,開始先谈一下原子核的一般性質,然後比较详細地說明其中最重要的一个性質——它的質量。接着我們將談到:一     

核科学百年讲座第二讲 历史性发现及其对人类社会的影响(Ⅱ)

4　核反应、核裂变和核聚变放射性衰变是某些不稳定原子核自发产生的一种核蜕变反应 ,它只和发生蜕变的那个核本身的性质有关 ,而不需要外界的影响 .那么 ,有没有办法通过外界影响使本身稳定的原子核产生变化呢 ?自从卢瑟福和合作者在 1 90 9— 1 91 0年通过用α粒子做“炮弹”轰击原子 ,并由散射α粒子的角分布推论出原子的核式结构以来 ,人们就认识到 :要探索微观世界的奥秘 ,就必须利用能深入到微观粒子内部的“炮弹粒子” ,使两个微观粒子相撞 ,发生变化 ,然后从发生的变化推断它们的行为和内部结构[1] .由于原子核很小 ,其半径只有 1 0…     

中国散裂中子源

正中子是组成原子核的粒子之一,和质子一起组成氢之外其他元素的原子核。1932年,查德威克(J.Chadwick)用α粒子轰击铍,发现从铍放出的射线是一种质量跟质子差不多的不带电的粒子,命名为中子。1935年查德威克因发现中子的重大贡献,获得诺贝尔物理学奖。1936年米切尔(P.Mitchell)和鲍尔斯(P.Powers)采用镭、铍不稳定热中子源在实验上定性地证明了中子的衍射特性。1944年费米(E.Fermi)和津恩     

问题解答

問:鈾核分裂时放出的高速中子的动能是那里來的?为什么有一小部分中子在核分裂后經过許多秒鐘才能產生? 答:鈾核裂变时平均放出2个到3个中子,在这些中手中,有的能量可以高到10百万电子伏,不过大多数都在1—2百万电子伏左右。我們可以这样想像放出中子的过程:在鈾核裂变过程中,剛剛形成的兩个碎片常常是在很高的激發狀态下的,有的碎片有足够能量放出一个中子,本身变为原子量小1的同位素。     

為什麼重原子核会裂變並放出能量

重原子核裂變能够放出能來是因為重原子核是很大的原子核。一個很大的原子核若分成兩半成為兩個原子核,則原子核內部的能量將減少,多餘出的能便放了出來。所以這問題的主要關鍵就在於瞭解,為什么大原子核裂變成兩個原子核,能量就會減少。中子和質子(底下統稱為核子)能够緊緊的結合在一起成為一個原子核,首先就是由於兩個核子靠得很近時就有一種極强的引力作     

核武器的物理基础

 利用能自持进行的核裂变或核聚变反应释放的能量,产生爆炸作用并具有大规模杀伤破坏效应的武器,总称为核武器。其中,利用铀235或钚239等重原子核的裂变链式反应原理制成的武器,叫裂变武器,通常称为原子弹。利用重氢（（₁²）H,即氘）或超重氢（（₁³）H,即氚）等轻原子核的热核反应原理制成的武器,叫热核武器或聚变武器,通常称为氢弹。以高能中子辐射为主要杀伤因素的低当量小型氢弹,称为中子弹。 一、原子弹 铀235、钚239这类重原子核在中子轰击下,会分裂为两个中等质量数的核（称为裂变碎片）,同时放出2-3个中子和约2.9×10^-11J的核能。     

核物理学前沿领域中的“五位巾帼英雄”

 从19 世纪末开始,随着原子核结构的探索,核裂变的发现以及核理论研究的不断深入,到了20 世纪30 年代以后,核科学就逐步进入了一个向纵深发展和广泛应用的新的更加成熟的阶段。面临着这种宏伟壮观和激动人心的发展局面,使我们不由地回想起那些曾为此而作出过杰出贡献的女科学家们。     

划时代的伟大发现——纪念裂变现象发现五十周年

 1938年12月发现了原子核的裂变现象,至今已整整五十年了.裂变的发现在科学史上是一件极其重大的事件,它给人类的历史和科学技术的进程带来了巨大的影响,并由此开始了一个新的能源时代.本文将回顾裂变发现的历史经过,并评述这一发现半个世纪给世界所带来的深远影响.裂变现象发现的经过裂变的发现不是一次完成的,是在先前许多科学家几度濒临发现的边缘之后,才呈现在它的发现者的面前.     

核能存储及释放的新机制

 1938年,德国科学家奥托·哈恩等人发现铀裂变现象1939年8月2日,爱因斯坦在写给美国总统罗斯福的信中指出铀裂变可能导致新型重要能源的产生和武器的建造,由此导致了1942年美国研制原子弹的“曼哈顿”计划和1945年7月16日在美国新墨西哥州的沙漠里进行的世界上第一颗原子弹试验,从而使得核能成为可供利用的主要能源之一。通常所说的核能包括原子核的裂变能和聚变能。裂变能是重原子核通过裂变而释放的能量而聚变能是由两个轻原子核聚合成一个较重核而释放能量。除了核武器外,裂变能主要用于发电,目前世界的核电已达总电量的16%。