核武器理论与技术研究为何在纳粹德国最先开始？( 二 ) _小知识

▲阿尔伯特·爱因斯坦
爱因斯坦这篇并不算长的论文却在当时的物理学界引起了轰动，因为它标志着一种新的基础物理学理论《相对论》的建立。这是爱因斯坦10年酝酿和探索的结果，它在很大程度上解决了19世纪末出现的古典物理学的危机，改变了牛顿力学的时空观念，揭露了物质和能量的相对性，创立了一个全新的物理学世界，是近代物理学领域最伟大的革命，也是构成现代物理学的基本理论框架。更重要的是，在狭义相对论的基础上，爱因斯坦提出了著名的质能方程式，从理论上揭示了原子能的巨大能量蕴藏。在此之后，核物理学得到了长足的发展。 1911年，卢瑟福等人利用射线轰击各种原子，观测射线所发生的偏折，从而确立了原子的核结构，提出了原子结构的行星模型，这一成就为原子结构的研究奠定了基础。而在1919年，卢瑟福等又发现用粒子轰击氮核会放出质子，这是首次用人工实现的核蜕变(核反应) 。此后，核物理学研究开始进入高速发展时期，用射线轰击原子核来引起核反应的方法逐渐成为研究原子核的主要手段。而更为重要的成果是1932年中子的发现和1934年人工放射性核素的合成。原子核是由中子和质子组成的，中子的发现为核结构的研究提供了必要的前提。中子不带电荷，不受核电荷的排斥，容易进入原子核而引起核反应。因此，中子核反应成为研究原子核的重要手段。而决定性的成果出现在1938年。莉泽·迈特纳和奥多·哈恩同为德国柏林威廉皇帝研究所的研究员。作为放射性元素研究的一部分，迈特纳和哈恩曾经奋斗多年创造比铀重的原子（超铀原子）。用游离质子轰击铀原子，一些质子会撞击到铀原子核，并粘在上面，从而产生比铀重的元素。这一点看起来显而易见，却一直没能成功。他们用其他重金属测试了自己的方法，每次的反应都不出所料，一切都按莉泽的物理方程式所描述的发生了。可是一到铀，这种人们所知的最重的元素，就行不通了。

▲发现了核裂变的奥多·哈恩（右侧）
整个20世纪30年代，没人能解释为什么用铀做的实验总是失败。发现了核裂变的奥多·哈恩（右侧）从物理学上讲，比铀重的原子不可能存在是没有道理的。但是， 100多次的试验，没有一次成功。显然，实验过程中发生了他们没有意识到的事情。他们需要新的实验来说明游离的质子轰击铀原子核时究竟发生了什么。最后，奥多想到了一个办法：用非放射性的钡作标记，不断地探测和测量放射性的镭的存在。如果铀衰变为镭，钡就会探测到。他们先进行前期实验，确定在铀存在的条件下钡对放射性镭的反应，还重新测量了镭的确切衰变速度和衰变模式。这花了他们三个月的时间。然而没等他们进行实质性的实验，莉泽就不得不逃往瑞典，躲避上台的希特勒纳粹党。奥多只得独自进行他们的伟大的实验。

当选德国总理后的希特勒拜见总统兴登堡奥托·哈恩完成实验两周后，莉泽·迈特纳就收到了一份长长的报告，其中记述了他实验的失败。哈恩用集束粒子流轰击铀，却连镭也没得到，只探测到了更多的钡，钡远远多出了实验开始时的量。他感到迷惑不解，请求莉泽帮他解释这究竟是怎么回事。一周后，莉泽穿着雪鞋在初冬的雪地里散步，这时一个画面从她心中一闪而过：原子将自身撕裂开来。这个画面来得那么生动、惊人和强烈，她几乎从想象中就能感到原子核的跳动，能听到原子撕裂时发出的咝咝声。她立即认识到自己已经找到了答案：质子的增加使铀原子核变得很不稳定，从而发生分裂。他们又做了一个实验，证明当游离的质子轰击放射性铀时，每个铀原子都分裂成了两部分，生成了钡和氪，这个过程还释放出巨大的能量。核裂变这一重要的核物理学现象终于展现在科学家们的眼前，经过漫长的摸索，人类终于摸到了原子能这一蕴含了无限能量的宝库的大门。

核武器理论与技术研究为何在纳粹德国最先开始？( 二 )

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