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原子弹发明之前,爱因斯坦怎么会知道原子核内蕴含巨大能量的?

为什么原枪弹具有如斯之高的能量?

相信这个问题良多伴侣都能回覆,这是因为原枪弹利用的是重核裂变,但一个铀-235的原子核裂变称钡-141和氪-92原子核时,会丢掉一点点质量,而这个掉去的质量将会以质能转换的体例完全转化为能量,而公式就如下:

因为和质量相乘的是光速的平方,所以只要一点点质量吃亏,发生的能量都是天文数字,好比广岛原枪弹,装载了大约60多千克铀,但只有1千克铀发生了裂变,发生大约1克的质量吃亏,转换出的能量高达2万吨TNT当量。

原枪弹爆炸以前,爱因斯坦为什么就知道了质能公式?

学理科的伴侣应该很清晰,爱因斯坦是在狭义相对论的推论中提出质能等价公式的,1905年9月26日,爱因斯坦颁发了《论活动物体的电动力学》,9月27日就颁发了《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》。时隔一天颁发两篇诺奖级的论文,乃真大神也!

所以良多伴侣都呆头呆脑,但其实这是爱因斯坦3个多月前投的稿子,前者是被后人称为狭义相对论的论文,尔后者则是质能等价方程的描述,也就是我们熟悉的E=MC?。更让大师想不到的是,《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》只有短短数页,但给出的谜底倒是石破天惊。

《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》论文

这是狭义相对论的推论,是描述在质增等效应与速度叠加的洛伦兹变换前提下,物体蕴含的能量转变计较公式,它的推导过程也不复杂,如下只有如下图中几个步调:

也许爱因斯坦感觉推导这个公式其实是太简单了,以至于没有交接清晰C?的平方的来历,是以那时还有良多科学家提出了贰言,不外这后来颠末推导这个C?来历完全没有问题。

此刻也有科学家按照动能与势能公式和史瓦西半径等推导出质能等价方程,相对后者更直不雅,更轻易理解,有乐趣的伴侣可以去搜刮下吉姆·巴戈特在他的著作《量子空间》的推导。

1905年距离卢瑟福的α粒子散射尝试发现原子核都还有4年,所以爱因斯坦底子就不知道所谓的原枪弹是什么概念,连原子都还在试探中。原枪弹的时候线必需跨越到几十年后,而脚色也将大换血,因为原枪弹的发现和爱因斯坦没有半毛钱关系。

重核裂变的发现和原枪弹

1909年卢瑟福α粒子散射尝试发现原子核,1918年卢瑟福在α粒子轰击氮原子核发现了质子,1932英国科学家、卢瑟福的学生詹姆斯·查德威克发现了中子,此为铺垫,此后费米在1934年就用中子轰击过铀原子,发生了钡,并且质量还少了40%,因为另一种是氪,这种气体。

很可惜费米大神不知道这是裂变,所以错掉一个诺贝尔奖,费米颁发研究当作果后不久尝试被奥托·哈恩、莉泽·迈特纳等人反复,而哈恩则严酷阐发了尝试过程,从而发现了核裂变过程,1938年12月22日,哈恩将尝试过程写当作论文投稿到了《天然科学》,所以1944年的诺贝尔奖颁给了哈恩,奖励其在核裂变上的伟大发现。

而裂变发现后科学家很快就意识到,原子核裂变后将会损掉质量和发生庞大的能量,而这些质量和能量之间的关系可以合用爱因斯坦的质能方程,所以爱因斯坦在核裂变发现之前就早已有推导出公式等着大师了。

但事实上此能量转换和彼能量转换有着素质分歧,良多伴侣都说了,质能等价,即使化学反映中的能量同样可以用,为什么会有分歧呢?其实铀核裂变中损掉的质量只有0.0945%摆布,而爱因斯坦的质能等价是普适所有质量的。

它的真正意义在于诠释了宇宙中物质的来历,也就是宇宙大爆炸时揭示了能量到质量的改变过程,所以原枪弹和氢弹中的质量等价是“狭义”的,而质能等价方程则是“广义”的。

二战爆发后,科学家担忧纳粹德国先行制造出原枪弹,是以一大帮科学家写信给美国总统罗斯福建议研制原枪弹,而爱因斯坦所做的工作就是在那封信上签了个台甫,究竟结果没有人比爱因斯坦的名头更清脆。

愛因斯坦—西拉德信

其实纳粹德国还真的起头研制原枪弹了,带领核打算的是赫赫有名的海森堡,但德国在核打算上从来就不顺,不是重水工场给炸了就是运重水的船给炸沉了,要么就是海森堡算错了,制造核弹的铀装药要数吨,归正最后就是没造出来。

而1945年7月16日5时29分45秒,人类汗青上首枚原枪弹在阿拉莫戈多戈壁上空爆炸,这是一颗内爆式的钚弹,装药量为5千克伽玛相钚,21天后的广岛400多米上空,小男孩铀弹爆炸,24天后长崎钚弹爆炸,人类从此进入了真正的核裂变时代。

1951年第一颗氢弹装配尝试当作功,再次进级到核聚变时代,从氢弹时代起头,人类正式当作为可以扑灭本身的物种,因为按照氢弹引爆模子,可以经由过程多个次级组成一个N相氢弹,从而将氢弹的威力进级为“无限大”,按照现有的理论模子,至少可以达到100亿吨TNT当量以上。

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