第3讲放射性与原子弹.

第三讲放射性与原子弹赵峥北京师范大学物理系一．中子的发现二．裂变与链式反应三．原子弹与氢弹的研制四．核能的和平利用一、中子的发现1869元素周期律1885光谱线1895X射线1896天然放射性1920卢瑟福预言中子1930玻特α粒子轰击铍中子（未认出）1931约里奥·居里夫妇未知射线+石蜡质子（以为未知射线是γ射线）1932查德威克《中子可能存在》Nature《中子的存在》英国皇家学会会刊（巴斯德：机遇只偏爱有准备的头脑）1935年诺贝尔物理学奖查德威克：中子的发现1935年诺贝尔化学奖约里奥夫妇：人工放射性（1934年完成）二、裂变与链式反应1.裂变的发现1938约里奥夫妇中子+铀镧，……(z=92)(z=57)1939哈恩，斯特拉斯曼重复约里奥夫妇的实验肯定产物是镧与钡(z=57)(z=56)1939迈特纳、弗里希认为是裂变液滴模型1947钱三强、何泽慧发现核的三分裂与四分裂2、链式反应约里奥·居里费米西纳德重核：中子数质子数轻核：中子数质子数约里奥1944法国科学院院长1946法国原子能委员会主席原子核的结合能2)],([cAZmNmZmBnpZ质子数N中子数A原子量m原子核质量核子的平均结合能AB/裂变与聚变均可产生核能核力的传播者——介子汤川秀树虚介子以光速传播核半径r用测不准关系可估出介子质量约em200三、原子弹与氢弹的研制二战爆发约里奥的建议费米、玻尔移居美国西拉德、泰勒、维格纳拜访爱因斯坦萨克斯转交爱因斯坦的信（1941.12.6罗斯福启动研制原子弹的工程，第二天珍珠岛事件爆发）总设计师奥本海默临界质量的测量——斯洛廷费曼路径积分量子化狄拉克费曼原子弹试爆与使用1945年7月１6日，新墨西哥州1945年8月6日广岛铀U235枪法Littleboy1945年8月９日长崎钚Pu239内爆法氢弹的研制泰勒聚变原理：太阳能：氢弹：22244eHPePHHDnHTDPTDDnHDDeeee4343上亿度高温和高压D:氘T：氚中国决心制造原子弹钱三强、彭恒武、杨承宗、邓稼先、周光召、黄祖洽、于敏……四、原子能的和平利用1、第一座反应堆费米，1942.12.2下午3点45分芝加哥大学“那个航海家已经登上了新大陆”“当地居民呢？”“十分友好”原子弹是用快中子引起的链式反应，铀必须浓缩，1公斤铀就可以制成原子弹反应堆可以用天然铀，但是要用慢中子，慢中子比快中子更容易引起裂变，要放慢化剂，防护层，体积庞大慢化剂：石墨，重水，水．控制棒：镉燃料：铀235快中子增殖堆：铀238→钚239天然铀中Ｕ238为主；U2350.73%2、原子能发电站第一座核电站1954.6.27(苏联)核电法国78%美国20%比利时，瑞典，韩国….3、可控热核反应裂变原料有限，聚变能源取之不尽，一吨海水中有重水一百多克（重氢30克）1升海水中的氘用于聚变相当于300升汽油。月球上丰富比D，T好，生成物中没有中子只有质子，易于保护设备。eH3eH3PHHDnHTDeee434,困难：聚变反应需要上千万度、上亿度高温。太阳中心1500万度，氢弹需要原子弹引爆可控热核反应磁约束聚变容器：磁场（托卡马克）点火：激光惯性约束聚变压缩，加热：激光点火参考书：《物理学与人类文明十六讲》，高教社《探求宇宙的秘密》（探究求上帝的秘密），北师大出版社《相对论百问》，北师大出版社《物含妙理总堪寻》，清华大学出版社《弯曲时空中的黑洞》，中国科技大学出版社谢谢！