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第一章德国的“铀项目”
一、“铀俱乐部”
1核裂变的发现及其后果
1938年圣诞节前夕,奥托-哈恩1教授及助手弗里茨-斯特拉斯曼(fritzstrassann)2在柏林达勒姆(dahle)威廉皇帝化学研究所(kaiserlhelinstitutefrheistry)完成了一系列不同寻常的实验,他们用中子轰击第92号元素铀,希望在所得产物中找到放射性元素镭(radiu,第88号元素,符号ra),然而哈恩和斯特拉斯曼却在结果中惊异地发现,铀核于大批中子轰击碰撞过程中发生了“破碎”,成为已经不再是铀的两个部分。(
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召唤万岁)3德国化学家使铀核“一分为二”,他们发现了原子“裂变”现象。(
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奥托-哈恩——或许是那个年代世界上最杰出的放射化学家——最初对这个实验结果却并不太有把握,于是便给自己此前合作的同事、现在已被迫离开德国的莉丝-迈特纳(liseeitner)4写了封信,把实验结果和心中的疑问统统都告诉了她,想征询她的看法。(
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与她所处时代的所有权威物理学家一样,莉丝-迈特纳也坚信原子核是稳定的,它不可能被分裂。如果非常密集坚实的核子可以被一个中子击破,这多少有点像是一个人拿一块小鹅卵石去砍砸大岩石,而所希望看到的结果是大岩石被劈开来。她认为这几乎是不可能的事。
迈特纳把她的外甥、同样是物理学家的奥托-弗里施(ttfrish)找了来,共同讨论哈恩提出的疑问。终于,他们谈到了引用尼尔斯-玻尔(nielsbhr)5的“液滴模型”来解释这个问题。“液滴模型”显示,重原子核的运转形态大致就如同一个滴落的液体,能够像一只灌满水的气球那样被拉伸和压缩。根据玻尔的理论,这些“液滴”各自都具有同样的表面张力,原子核通过这些张力保持自身的稳定,无论其弹性如何。
在一个原子核内部,有一对相互作用的力量存在:原子核内质子的排斥效果和原子核中心力量的强大向心吸引效果。在通常的环境下,这两种力量相互抵消,液滴在向外爆散和向内聚敛之间保持一个稳定的平衡状态。在玻尔模型的原理启发下,迈特纳和弗里施设想,在一个质量尤其重的原子核——像铀核——里,如果其整体表面张力因外来附加力撞击的额外负荷作用而导致被减弱,这种情况就类似于充满水的气球在外来力的一再导入作用下使表层厚度变薄,以至于整个气球体变得大而重。随后,“气球”被手指轻轻一戳,便形成了某个确定的以原子核发生突然爆裂为目的的足够环境条件。
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