第六百四十九章 裂變

“以後如果我們到了外太空,肯定會接觸到高端的武器,我們不如說一下武器相關吧?”

四號看着他們說道。

“這讓我想到了種子。”

李思特說道。

“什麼是中子?”

四號問道。

“你讀書的時候,化學老師是體育老師教的嗎?”

李思特朝着四號翻白眼道。

“我學習的可是土木工程,就算學過那也是交給老師了。”

四號不以爲然地說道。

“中子是存在於氫以外的一切原子核中的基本粒子。

中子無電荷,質量稍大於質子。

在原子核外,一箇中子將衰變爲一個質子、一個電子和一個反中微子。

中子是重子族的成員,每個中子由三個夸克構成。”

李思特淡定地說道。

“這讓我想到了中子星。”

虛妄說道。

“給我們說說。”

四號問道。

“中子星,幾乎完全由中子構成、具有原子核密度的恆星。

這樣一顆恆星含有與太陽大致相同的質量,卻被壓縮成一個直徑約10公里的球。”

虛妄說道。

“有什麼歷史嗎?”

楚雲問道。

“1930年代初的時候,薩布拉曼揚·錢德拉塞卡發現,恆星核燃料消耗完後形成的白矮星的質量若大於太陽質量的大約1.4倍,就無法支撐自身來對抗引力坍縮。

由此得出當時引起極大爭議的結論是,任何已經死亡的恆星若仍含有大於這個錢德拉塞卡極限的質量,將無限制地坍縮成爲今天稱之爲黑洞的東西。”

虛妄解釋道。

“我記得,中子在1932年被發現後,一些物理學家和天文學家立刻開始思考存在完全由中子構成、密度介於白矮星和恆星質量黑洞之間的恆星的可能性,並且猜測這種恆星的質量可能有一個上限。”

五號補充道。

“當時物理學家列夫·朗道認爲所有恆星都可能含有中子內核,但隨後的計算證明,如果恆星內核的中子化真的開始,那將是恆星內區突然坍縮、並在一次爆炸中釋放大量引力能的失控過程。”

李思特說道。

“這一結果和弗裡茨·茲威基關於中子星可能形成於超新星爆發的觀點頗爲一致。”

五號說道。

“到了1930年代末,所有這些思想,還有羅伯特·奧本海默和他的學生喬治·弗爾科夫的計算,都已公開發表。”

虛妄補充道。

“還有,奧本海默和弗爾科夫的計算證明中子星的質量確有上限,現在稱爲奧本海默-弗爾科夫極限。

任何死亡後的恆星若含有多於3倍太陽的質量,必將無止境地坍縮。”

李思特說道。

“然而多數天文學家直到1/4世紀後才認真對待這一有關中子星的思想,而1960年代中期偶然發現的脈衝星終於使他們確信中子星真的存在。”

吳剛說道。

“你對這還有一些瞭解?”

四號看着吳剛問道。

“我物理和化學老師可喜歡我了。”

吳剛說道。

“這好像是天文系吧?”

楚雲問道。

“我大學的時候,有選修天文。”

吳剛說道。

“算我沒說。”

楚雲說道。

“現在人們已經承認這些超密恆星確實形成於超新星爆發。

超新星爆發時的強大壓力可以造就質量小到只及太陽質量1/10的中子星。

任何質量更小的恆星在試圖成爲中子星的過程中將變成小白矮星,因爲有些中子通過β衰變轉化爲質子。”

五號說道。

“某些中子星可能是質量接近錢德拉塞卡極限的白矮星演變而成的,如果後者吸積足夠的多餘物質,使得質量超過這一極限的話。”

吳剛說道。

“我記得,中子星有一個鐵和類似元素構成的外殼,它的下面是正常中子區。

再往下則是流體區,其主要成分是超流中子。

還可能有一個夸克組成的中心內核。”

虛妄說道。

“但你們不要忘記了,中子星物質的密度是白矮星的100萬倍,水的1 000萬億倍,所以每立方厘米中子星物質重達10億噸左右。”

李思特看着他們說道。

“真厲害,不如我們來說一下核裂變吧,這和中子也有關。”

李思特說道。

“核裂變是一個重原子的核分裂爲兩個或更多部分、並在分裂時釋放能量和兩到三個自由中子的過程。”

四號說道。

“說到核裂變,你到是很清楚。”

李思特說道。

“我只是從新聞到看到的比較多。”

四號朝着李思特翻白眼道。

“你們要知道,裂變釋放能量是因爲原子核中質量-能量的儲存方式以鐵及相關元素的核的形態最爲有效。

從最重的元素一直到鐵,能量儲存效率基本上是連續變化的。

所以,重核能夠分裂爲較輕核的任何過程在能量關係上都是有利的。”

虛妄說道。

“這個怎麼說?”

四號問道。

“如果較重元素的核能夠分裂並形成較輕的核,就會有能量釋放出來。

然而,很多這類重元素的核一旦在恆星內部形成,即使在形成時要求輸入能量,它們卻是很穩定的。”

五號說道。

“怎麼說?”

楚雲問道。

“那是因爲,不穩定的重核,比如鈾-235的核,可以自發裂變。

快速運動的中子撞擊不穩定核時,也能觸發裂變。

由於裂變本身釋放分裂的核內中子,所以如果將足夠數量的放射性物質堆在一起,那麼一個核的自發裂變將觸發近旁兩個或更多核的裂變,其中每一個至少又觸發另外兩個核的裂變,依此類推而發生所謂的鏈式反應。”

虛妄說道。

“如果我的記憶沒有錯的話,你說的這就是稱之爲原子彈和用於發電的核反應堆的能量釋放過程。”

五號說道。

“對於核彈,鏈式反應是失控的爆炸,因爲每個核的裂變引起另外好幾個核的裂變。

對於核反應堆,反應進行的速率用插入鈾堆的可吸收部分中子的物質來控制,使得平均起來每個核的裂變正好引發另外一個核的裂變。”

虛妄說道。

“能夠舉例說明嗎?”

楚雲問道。

“1千克鈾-235的全部核的裂變將產生20 000兆瓦小時的能量,足以讓20兆瓦的發電站運轉1 000小時,與燃燒300萬噸煤釋放的能量一樣多。”

五號解釋道。

“你們真厲害,現在大多數都是核聚變發電了。”

楚雲說道。

“我們說的是核裂變。”

四號朝着楚雲翻白眼道。

“……”

第一百八十五章 棗宜會戰 (十三)第二百零三章 武器 (二)第三百五十八章 第二次長沙會戰 (二)第三百九十八章 浙贛會戰 (十三)第三百七十四章 第二次長沙會戰 (十八)第三百八十六章 浙贛會戰 (一)第六百三十一章 模擬器第二百七十二章 第二次長沙會戰 (十六)第五百零四章 海洋暗流第四百五十九章 豫中會戰 (四)第十八章 美味的獵物第四百二十六章 鄂西會戰 (八)第五百二十四章 太空基地第四百九十七章 清醒催眠第一百二十九章 賓陽會戰 (二十一)第一百三十二章 賓陽會戰 (二十四)第二百五十八章 百團大戰 (二十六)第四百四十八章 常德會戰 (十一)第二百二十九章 病馬廠 (十六)第二百零二章 武器 (一)第二百六十五章 百團大戰 (三十三)第一百七十八章 棗宜會戰 (六)第一百七十章 穿越 (一)第五百七十六章 太空輻射第三百三十七章 中條山戰役 (四)第二百一十五章 病馬廠 (二)第三百一十四章 上高會戰 (二十四)第一百七十三章 棗宜會戰 (一)第一百一十四章 賓陽會戰 (六)第三百八十二障 第三次長沙會戰 (八)第四百四十五章 常德會戰 (八)第九十章 崑崙關戰役 (八)第五百二十八章 高科技農場第五百零九章 繼續救人第四百一十章 浙贛會戰 (二十五)第二百七十九章 百團大戰 (四十七)第二百三十八章 百團大戰 (五)第五百九十五章 治病救人第一百一十八章 病馬廠 (五)第三百八十三章 第三次長沙會戰 (九)第四百五十八章 豫中會戰 (三)第四百一十八章 浙贛會戰 (三十二)第六百零九章 揉肚子第一百一十八章 病馬廠 (五)第二百零三章 武器 (二)第二百六十三章 百團大戰 (三十一)第四百七十七章 衡陽保衛戰(五)第一百二十六章 賓陽會戰 (十八)第六百零一十章 機器人第七十三章 狩獵第六百七十九章 外星人第二百六十八章 百團大戰 (三十六)第六百八十九章 回家第五百一十四章 大魚第三百二十八章 超級細菌 (三)第三百三十七章 中條山戰役 (四)第三百五十三章 中條山戰役 (二十)第五百六十九章 三個無線信號第四百五十五章 常德會戰 (十八)第五百四十章 新的挑戰第四十三章 死亡與生存第五十章 植物王國第十二章 偷襲第四百三十四章 緬北滇西戰役 (一)第六百六十九章 小白龍第一百六十二章 五原戰役 (十六)第四百五十二章 常德會戰 (十五)第一百七十一章 穿越 (二)第三百五十五章 平行世界第一百六十一章 五原戰役 (十五)第三百八十四章 第三次長沙會戰 (十)第三百二十八章 超級細菌 (三)第五百三十三章 夢境第四十九章 桂南會戰第四百七十三章 衡陽保衛戰(一)第五百八十一章 干預第三百七十一章 第二次長沙會戰 (十五)第二百三十四章 百團大戰 (一)第四百七十七章 衡陽保衛戰(五)第三百零七章 上高會戰 (十七)第六百五十七章 空間第四百九十三章 豫西鄂北會戰 (三)第六百一十八章 菊花第三百三十四章 中條山戰役 (一)第七十六章 老美味了第一百九十九章 棗宜會戰 (二十七)第二百八十二章 豫南會戰 (二)第八十九章 崑崙關戰役 (七)第七章 阿司匹林第三百五十九章 第二次長沙會戰 (三)第一百四十四章 賓陽會戰 (三十六)第一百五十三章 五原戰役 (七)第二百六十九章 百團大戰 (三十七)第四百三十三章 鄂西會戰 (十五)第七十四章 是死是活第一百一十八章 病馬廠 (五)第二百五十八章 百團大戰 (二十六)第五百四十六章 原生家庭第二百六十五章 百團大戰 (三十三)第一百五十八章 五原戰役 (十二)