原子弹是谁研制出来的?经历了哪些过程呢?
原的诞生:从天然放射到核裂变
众所周知,原的出现,如同其他伟大的科技发明一样,背后隐藏着无数科学家的辛勤研究和探索。早在19世纪初,人们就开始认识到自然界的物质都是由一些基本元素组成,而这些元素又由原子构成。今天,让我们跟随风趣网小编的脚步,回溯这段历史,探寻原诞生的奥秘。
1896年,法国物理学家贝克勒尔和年轻的波兰科学家居里夫人发现,自然界中某些元素的原子核能自发释放眼看不见的射线。这些射线能使照相底片感光,同时释放出能量并转变为新元素。他们称这种现象为天然放射性,原子核的这种转变过程为核衰变。这一发现不仅深化了人们对原子结构的认识,更使人们意识到原子核内蕴藏着巨大的能量。
意大利出生的科学家费米是寻找利用核能的关键人物。当得知法国物理学家约里奥·居里夫妇用X粒子轰击某些元素产生人工放射物质的消息后,费米决定尝试产生人工放射性现象。按照元素周期表的顺序,他用中子进行轰击试验。当试验到氟时,成功产生了人工放射性。接下来的实验发现,当中子轰击时,会产生从未见过的新元素。尽管费米当时并未意识到这一点,但他的这一发现为后来的核裂变研究奠定了基础。
费米的助手在一次实验中观察到,用中子轰击银产生人工放射性时,银附近的铝似乎对其放射性产生影响。在费米的指导下,他们进一步实验发现,放置在中子源和银之间的铝板能增强银的放射性。这一现象被解释为慢中子效应:当中子经过含有大量氢的物质时,与氢原子核发生碰撞,速度降低,更容易被银原子核捕获,从而增强了人工放射性。这一发现使费米荣获了1938年的诺贝尔物理学奖。
在费米发现用中子轰击能产生超元素后,多位科学家对此进行了深入研究。哈恩和斯特拉斯曼精确分析了中子轰击的产物,发现了钡的存在。梅特纳从数学上分析认为,每次裂变释放的能量巨大,而且一个核裂变可以释放两个中子,这两个中子又可能引起更多核的裂变,形成连锁反应,释放出巨大的能量。这一发现震惊了科学界。
正当这一发现被揭示时,第二次世界大战的战火已经点燃。一些科学家意识到核裂变可能用于制造具有空前破坏力的原。匈牙利物理学家西拉德等人开始行动,他们通过一系列努力促使爱因斯坦写信给罗斯福总统,阐述了研制原的重要性。罗斯福总统被信中的内容打动,决定支持研制原的工作。
随着战争的紧张局势不断升级,美国决定大量拨款并充分利用科技力量研制原。美、英、加等国共同成立了研制原的委员会并开始实施“曼哈顿计划”。该计划的主要内容是生产钚、浓缩-235以及研制。在众多的研究力量中,各实验室和公司分别承担了不同的任务。最终,在洛斯·阿拉莫斯实验室的努力下,成功制造出了实战用的原。
关于原的设计,在研制过程中存在许多未知和挑战。最终设计出了两种类型:“枪式”原和另一种型号。枪式原主要通过增加核装药的数量达到超临界状态。美国在战争中投在日本的第一颗原就是这种类型。尽管它的有效利用率仅为2%左右,但理论上只需裂变1千克的-235就足够产生巨大的破坏力。然而实际上制造这颗原却耗费了50多千克的材料。这一发明标志着人类历史上一个全新的时代开始,同时也带来了深刻的道德和挑战。尽管枪式原的效率相对较低,但其构造简洁,制造起来较为容易。而在众多原类型中,有一种被称为“收聚式”原,其特性则更加引人注目。
这种“收聚式”原利用爆炸产生的力量,形成一个向中心收缩的球形压力波。这个压力波从各个方向均匀地压缩核装药,越到中心,压力越大。在这种强烈的压缩下,核装药的密度急剧增加,达到了高度超临界状态,从而使得更多的核装药发生裂变反应,大大提高了核能源的有效利用率。
说起原的实战应用,我们不得不提到第二次世界大战末期的那段历史。1945年8月,美国对日本的两个城市——广岛和长崎投下了两颗原,其中一颗弹名为“小男孩”,另一颗钚弹名为“胖子”。这两颗原的爆炸,给这两个城市及其居民造成了毁灭性的破坏和巨大的伤亡。这一事件引起了全球各国的关注,也加速了二战的结束。
就在1949年8月29日,前苏联也进行了他们的第一次核试验。此后,美苏两国展开了一场长期的核军备竞赛,全球陷入了核威胁的阴影之下。
“收聚式”原的研发,无疑是发展史上的一项重要突破。其通过独特的构造,实现了核装药的高效利用,使得的发展进入了一个新时代。它也提醒我们,的存在和使用,带给人类的不仅仅是威慑和竞争,更是对和平的深刻反思和对未来的深深忧虑。
在当今世界,尽管技术不断发展,但我们更应当致力于寻求和平、合作、共赢的道路,共同维护世界的和平与稳定。
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