原子弹的引爆剂

原子弹的威力对日本人是深有体会了。二次世界大战后期，美国投放在日本广岛与长畸的两颗原子弹，一下子就夺去了几十万人的生命。可谁也想不到，原子弹的爆炸仅是由一个直径只有10^-15米的中子引发的，真是“千里之堤，溃于蚁穴”，如此渺小的中子如何能引发出如此巨大的能量呢？原来，原子弹的爆炸是利用重原子核，如铀，发生核裂变时产生的巨大能量。有人曾经做过计算，1 公斤铀在发生核裂变时所释放的能量，竟相当于 2500 吨煤燃烧时所释放的能量！原子核裂变过程中会发生质量亏损，即生成物的总质量比反应物的总质量小，多余的质量则是以能量形式释放出来了。
     按照爱因斯坦的观点，质量和能量是可以相互转换的，它们是物质的两个方面，质量和能量转变的关系式可以用爱因斯坦质能方程来描写：E＝mc²E为能量，m为质量，c为真空中的光速，由此可见，质量和能量是相对应的，比如，1 千克物质所贮存的全部能量高达 9×10¹⁶焦耳，相当于300万吨煤燃烧所释放的能，用它来发电，则可以发生300 亿度电，可惜通常它是无法释放的。但是，用一个中子去轰击重原子核时，重原子核就会发生裂变反应，分裂成两个中等质量的原子核，同时将一部分质量转化为能量而释放出来。这里中子犹如一个引爆剂，就好象我们用雷管引爆炸药一样。重原子核裂变时，生成的两个中等质量原子核的质量之和要比反应前总质量小，两者质量的差值称为质量亏损，正是这部分亏损的质量转化为原子弹爆炸时的巨大能量。经研究，1934年10月22日，费米发现慢中子比快中子有更好的引爆效果：用慢子打击铀核时，铀核反应剧烈，在很短的时间里就能释放出大量的能量，而快中子几乎不能引起核反应。费米的这一发现，为原子能的和平利用奠定了基础，这就是原子核反应堆的应用。