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为原子能时代铺平道路·核裂变现象

时间:2023-02-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:很多人知道居里夫人发现了镭,爱因斯坦发展了量子力学,费米发现了链式反应,奥本海默领导研制了原子弹,但很少有人知道,最早用理论解释核裂变现象的是一位德国的女物理学家——莉泽·迈特纳。1902年,迈特纳得到居里夫人发现钋的消息后,对自然科学发生了兴趣。迈特纳最大的成就是发现了铀核的裂变。莉泽·迈特纳的发现为链式反应和原子能的发现与应用开辟了道路,为数年后发明的原子弹和今天的核能使用提供了理论依据。

很多人知道居里夫人发现了镭,爱因斯坦发展了量子力学,费米发现了链式反应,奥本海默领导研制了原子弹,但很少有人知道,最早用理论解释核裂变现象的是一位德国的女物理学家——莉泽·迈特纳。

1902年,迈特纳得到居里夫人发现钋的消息后,对自然科学发生了兴趣。她的才华打动了物理学家、量子理论的奠基者马克思·普朗克,她被邀请进入他的实验室工作。1917年,迈特纳与她的合作伙伴哈恩发现了新元素镤,1939年,他们又发表了论文《中子引起的铀分裂:新型核反应》。

不过,尽管迈特纳做了大部分工作,在发表文章时,哈恩还是署名为第一作者,并因此获得了诺贝尔化学奖。但迈特纳毫不在意,继续着自己的研究。

1945年开始,迈特纳越来越关注原子核物理的社会性问题,一再对核武器和核能的利用提出疑问,并拒绝了美国曼哈顿计划的邀请。1968年,被爱因斯坦称为“德国的居里夫人”的迈特纳去世,她的墓碑上刻着一句话:“莉泽·迈特纳:一个从未失去人性的物理学家。”

大多数企业家的“核理想”都只是可望不可及的梦。

1994年5月,国际纯粹化学与应用化学联合会通过一项决议,把第109号元素命名为Meitnerium以纪念核物理学家莉泽·迈特纳。

迈特纳最大的成就是发现了铀核的裂变。1938年12月,哈恩写信给流亡中的迈特纳,称他们在实验中发现了一个令人困惑的“破裂”的现象。1939年4月,迈特纳提出了核裂变概念,解释了哈恩的实验结果。她还根据爱因斯坦的质能公式作出预言:1个铀核裂变成1个钡核和1个氪核时,会释放出200兆电子伏的巨大能量,这个能量是通常物质燃烧释放的化学能的几百万倍。

莉泽·迈特纳的发现为链式反应和原子能的发现与应用开辟了道路,为数年后发明的原子弹和今天的核能使用提供了理论依据。以她名字命名的109号元素正是对这位伟大女性的充分肯定。

链式反应示意图

当许多国家都开始反思核能问题的时候,全球著名的几大企业家却正在以各自不同的角度进入到核反应堆这一领域中来。

比尔·盖茨投资的“泰拉能源(TerraPower)”总部位于美国华盛顿州贝尔维尤,专门从事开发一种被称为“行波反应堆”的设计。这些反应堆启动时需要使用少量的浓缩铀,但一旦开动,便能以标准核反应堆产生的贫铀为燃料维持运行。从理论上讲,它需要的燃料和维护费用比现在的标准核反应堆要少得多。

和其他老总们相比,亚马逊公司的创始人杰夫·贝佐斯可谓直逼科幻境地。2011年,他的“贝佐斯探险(Bezos Expeditions)”公司致力于一种被称为“磁化目标聚变”的技术开发。这种技术结合了磁聚变和惯性约束聚变的最新研究成果。如果这项技术得以成功应用,未来的人们就可以得到清洁、安全的能源了。

至于维珍集团的总裁理查德·布兰森爵士,则干脆致信奥巴马总统,请求重新允许政府研究项目涉入整体式快速反应堆的相关研究。

尽管企业家们野心勃勃,想为人类作出贡献,但围绕核能的争议太多了,多到即使投入再多的资金也是举步维艰——毕竟,安全才是第一要义。

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