核弹为什么要用铀 而不是其他元素
时间：2021-06-01 10:57:13 阅读：(58)
说起核弹，原子弹，相信大家都很熟悉了。我们都知道，核弹使用的主要成分就是铀，但是大家知道为何要使用铀呢?为何不是其他的元素呢?爱因斯坦的质能方程式就是根基，那么在什么样的情况下会转化未能量呢?那么接下来小编就来跟大家讲一个有趣的故事，给大家科普一下。
核武器的诞生过程始于20世纪早期的原子研究，大约在1910年，卢瑟福研究发现，原子几乎是中空的，原子核居于中心位置，带负电荷的电子沿外侧运行，原子核中有带正电荷的质子。后来，詹姆斯.查德威克在1932年发现原子核中还有呈电中的中子，查德威克用中子高速轰击原子核，想看看中子数量增加后原子核会发生什么变化，但是当时很难将中子以合适的速度撞击原子核，两年过后，恩里科.费米经过努力发现降低中子的速度可以挤进原子核。
沿着这一重大发现，德国著名科学家迈特纳和奥托.哈恩在威廉皇帝研究所合作并取得了丰硕成果，但是在希特勒上台后，作为犹太人的迈特纳被逐出柏林大学，继而又被逐出威廉皇帝研究所，虽然被逐出研究所，但迈特纳和哈恩的合作并没有停止。迈特纳专注于研究自然界中最重的元素铀。铀的原子核里挤满了中子，迈特纳想知道用中子轰击铀原子核会产生什么结果，会不会创造出什么新的东西呢?会变重吗?在瑞典过圣诞节期间，迈特纳收到了哈恩的一封信，信中他发现了一些不寻常的现象。迈特纳的外甥罗伯特.弗里希是在丹麦工作的一名物理学家，与大名鼎鼎的尼尔斯.玻尔是同事。当时，弗里希正和迈特纳一起在瑞典度假，哈恩说，对铀原子核的轰击引发了放射现象-“能量流喷射而出”。这个结果并不是特别令人惊讶，玻尔认为，原子核随时会分裂，因为带正电荷的质子相互排斥。现在的问题是：中子数量增加，能否导致原本平衡的天平发生倾斜，进而使原子核分裂呢?
迈特纳和弗里希发现，中子的轰击让原子核发生了分裂，而没有让原子核变大。二人在这里借用了裂变这个生物学词汇，这与爱因斯坦方程有着非常重要的联系，在一个原子核裂变为两个较小原子核的过程中，失去的质量转化为能量，与质能方程的意义不谋而合。在第二次世家大战的催化下，这个方程的潜力被迅速挖掘出来。至此，制造核武器的竞赛开始了。
1939年，爱因斯坦的一位老朋友同时也是时任哥伦比亚大学的匈牙利物理学家西拉德找到他，听了西拉德的解释，爱因斯坦很快认识到铀的裂变研究可能造成非常危险的后果，此时，雷曼兄弟公司的经济学家萨克斯给了爱因斯坦一些建设意见，随后，爱因斯坦给罗斯福总统写了一封信，他在信中写道：“这个新的发现可以用来制造炸弹。可以想象，尽管我不是特别确定，这种新的炸弹威力巨大。只需用船只将一枚这样的炸弹运载到某个港口，然后引爆，就可能将整个港口连带周围陆地上的设施彻底摧毁。”萨克斯在将近两个月后才找到机会把这封信送给罗斯福总统。尽管爱因斯坦当时名声显赫，但罗斯福并没有特别重视这件事，在读完爱因斯坦的信后，罗斯福才成立了一个由布里格斯博士领导的铀顾问委员会，他当时是美国国家标准局局长。
然而，1940年，迈纳特的外甥弗里希已经让英国人相信了制造核武的可能，同时德国也意识到了这种可能，并委派当时世界排名第二的著名科学家海森堡来负者这项工作，1940年，海森堡从希特勒军队占领的捷克矿井中提取了铀，开展了第一次核试验。但是，美国人费米当时已经发现，如果想通过原子核裂变产生能量的关键点就是减慢中子的速度，为达到这一目的，水可以起到辅助作用，而含有更多氚的重水效果最好。对德国人来说，重水供应是他们的一个弱点，他们不得不依靠挪威的一处设施来获取重水，但它很快成为盟军进攻的目标，加之当时德国科学团队的一些关于重水用量上计算的失误，德国未能在美国成功试验核弹之前完成核弹的制造，这也是人类的一大幸运。
后来的故事大家都知道了，1941年珍珠港时间爆发后，美国实施了“曼哈顿计划”，1945年8月，人类的首颗原子弹在日本上空爆炸。就这样，爱因斯坦的质能方程第一次对人类产生了重大影响，而且是灾难的。
