登陆注册
6054500000015

第15章 构想液滴模型

当历史的巨龙跃进20世纪30年代的大门时,科学也跨入了一个崭新的领域——原子核内的领域。这在某种程度上是由于玻尔的作用,才使神秘的原子核逐渐显露端倪。

30年代中期,人们对原子核的研究取得了显著的成效,出现了许多由中子诱发的核反应。这些核反应是无法用以往的理论来加以说明的,必须用一种新的合适的核模型给予形象的解释和说明。对此,哥本哈根的科学家们进行了积极而紧张的工作。

他们用大加速器向原子核的要塞进行轰击,用慢中子打入人们尚未全部了解的原子核内部。

玻尔一边指导助手们工作,一边思索着他早些时候提出的问题——原子核的组成是什么?核反应的本质是什么?加速器和镭在寻找答案中固然有用,但他相信真正的武器却是人类非凡的才智,是坚持不懈的努力和集体的智慧。

在研究所里,无论是早茶还是午饭时间,只要大家聚到一起,压倒一切的话题就是原子核。

终于有一天,玻尔在一次讨论会上大声宣布:“我明白了。”这句话震惊了所有在场的人。接着玻尔就滔滔不绝地阐述了他的液滴模型,显然,这是玻尔多年来深思熟虑的结果。

玻尔早在大学时就研究了水的表面张力问题,对液滴中的分子运动情况有了生动的印象。当他试图说明慢中子诱发的核反应时,他就把原子设想成了类似于液滴的东西。

他的液滴模型就是说,一个原子核被设想成若干个由短程力结合在一起的核子,它们或多或少像液滴中的分子那样地运动着或相互作用着。当有一个外来的粒子进入这样的一个原子核中时,由于核子的碰撞,入射粒子的能量将很快地在多个核子中间分配开来。这样就使得每一个核子都没有足够的能量来克服表面作用力而溢出核外。

这样,核就俘获了入射粒子而形成一个过渡体系,即形成一个处于高激发态中的“复合核”。这样的复合核是不稳定的。过了一段时间,核能量分布中的涨落就会使某一核子或核子集团获得比平均能量高得多的能量,于是那个核子或核子集团就会从复合核中“蒸发”出来。

这就是由入射粒子诱发核反应的大致过程。

为了更清楚和形象地说明这一过程,玻尔走到黑板前,在黑板上画出一条中间向下弯曲的长线,并用粉笔指点着长线说:

设想原子核是一只浅碗或浅盆,如果它是空的,从一头射进去的小球就会从另一头跑出来,能量不发生变化。

但是,假设碗里装了一些小球,玻尔在黑板上的凹陷部分画了一些小球,紧接着又说,如果有另外一个小球滚了进来,如果它的速度很快,就从碗边飞过去,如果它慢就掉进碗内而不可能自由通过。它将和遇到的头一个小球相撞,把自己的能量分给它一些,使它去撞击离自己最近的小球,这就是慢中子易于引起核变化的原因。

它们辗转相撞,直到最后所有的小球都运动起来。这时,原先那个外来的小球同别的小球不再有什么区别,它就被俘获了。

但是,玻尔还指出,在某种特殊的情况下,碰撞过程会延续到使位于碗边的小球集中了足够多的能量,小球便会从碗中冲出去。玻尔说着,就随手在碗边画上一个跑出去的小球。

玻尔的形象图示,把一个物理学上的尖端问题给通俗化了,使更多的人理解了他的理论。这碗小球被一位绘画专家更具体地画了出来,深得玻尔喜欢。在1936年2月29日的《自然》杂志上,玻尔发表了题为“中子的俘获及原子核的构成”一文,还特意把画家为他创作的“一碗小球”图附在上面。

液滴模型的重大成就,在于相当好地解释了重核裂变。当然,这毕竟是一种过于简单的模型,因为一个原子核不可能在细节上和一个液滴完全相似。

事实上,随着核物理学的迅速发展,关于核结构的概念和理论已经发生了多次重大变化,但是,在阐明某些核反应方面,液滴模型仍能发挥重要作用。

玻尔经过进一步的研究,又发现了两条规律。一是如果入射中子的能量较低,慢中子被俘获的可能性将比快中子的机会大。二是如果新来的中子与原子核的结合是稳定的,就会生成原来那个元素的同位素。

不过,玻尔也没有放过在相反的条件下可能出现的情况,即多余的小球(入射中子)和碗中原有的小球构成了不稳定分布时,原子核会自然裂开,正电子及毭射线就被释放出来。这时,就会生成另一种元素的稳定同位素。当然,还有一种可能性会发生,就是外来中子会造成放射性元素的出现。

玻尔还总结说:

“事实上,无论核反应是由碰撞引起的,还是由辐射引起的,根本之点就是可能发生的各种过程较量的结果,这些过程是释放出物质微粒的过程,也是发生放射性嬗变的过程。”

当时,玻尔还预见说,如果用100兆电子伏的能量轰击原子核,这一巨大的撞击能量也将首先在核内的粒子间进行分配,后来能量又集中在某个粒子上,从而造成这个粒子的离去。

如果原子核受到更猛烈的冲击,比如说接受了能量为一千兆电子伏的粒子呢?

“这一碰撞可能导致整个原子核的爆炸,对此,我们必须要有思想准备。”

玻尔极为严肃认真地说,他是在提醒大家,也是在提醒自己。

因为这时的欧洲已被战争的阴云所笼罩,希特勒疯狂地扩军备战,而表面上又高喊着“德国需要和平,德国需要和平”。他的这些美丽的谎言真的蒙住了许多政治家的眼睛,而玻尔却忧心忡忡。

在相对平静的1937年,玻尔夫妇去世界各地进行了为期半年的旅行。他们先到美国,应普林斯顿等一些名牌大学的邀请,作了“关于原子核的转变”的演讲报告。然后又到了日本。

在这期间,玻尔一家还来到了中国,受到了中国学者们的热情款待。除了在北京的几所大学讲学外,他们还游览了杭州的宝塔,南京的明陵。玻尔每到一处,都感慨于中国山水的秀丽迷人。自此,每当提起中国,他都说那是世界上最美好的地方之一。

玻尔常说,有机会还会来中国。然而繁忙的工作和崇高的事业一直没有再给他这样的机会。

同类推荐
  • 智慧城市(“科学与文化”系列科普图书)

    智慧城市(“科学与文化”系列科普图书)

    城市生活应该如何进行?我们应该如何在城市之中进行智慧的生活?本书将为你介绍。
  • 平行宇宙

    平行宇宙

    本书中,加来道雄博士以其无与伦比的解说才能,讲述了现代物理学得出的一种最令人难以置信、最激动人心的可能性,即,可能存在着广阔无垠的宇宙之网,里面排列着许多宇宙,也许是无穷多个宇宙,而我们这一宇宙只不过是其中之一。他运用生动巧妙的模拟,幽默的语言,耐心地向读者介绍有关平行宇宙的种种话题,从量子力学、宇宙学,到最新出现的M-理论,一路娓娓道来。读读这本书吧,在学者的陪同下,作一次奇妙的宇宙漫游,他的见解可将我们的想象力推向极限。
  • 破解的天书(上)

    破解的天书(上)

    宇宙太广大了,以至于宇宙中的地球小得如同一粒尘埃。宇宙太神秘了,以至于地球人绞尽了脑汁、穷尽了假设,仍无法窥测其中的全貌和究竟。虽然如此,由于生于斯、长于斯的缘故,地球上的人类永远不会停止对宇宙未来的探索、对宇宙天书的破解。因为,地球只有一个,地球及其所有的生命皆属于宇宙。
  • 世界地理与科学鉴定(新编科技知识全书)

    世界地理与科学鉴定(新编科技知识全书)

    面对浩瀚广阔的科普知识领域,编者将科普类的内容归纳总结,精心编纂了一套科普类图书,使读者能够更全面、更深入的了解科普知识,以便解开心中的种种谜团。阅读本套图书,犹如聆听智者的教诲,让读者在轻松之余获得更加全面深刻的理论教育,使自己的思想更严谨,更无懈可击。相信每一个看过这套书的读者都会为之受益。
  • 必知的战车枪械

    必知的战车枪械

    任何一个朝代或者一个国家的开始与终极,都是伴随着军事战争的开始或终极。军事历史使政治历史更加集中与清晰,更加丰富与生动。青少年若想培养自己的军事爱好,必须从多方面去了解军事知识,学习军事历史,掌握军事动态。这样才能对世界军事形态有一个宏观的认识,并为维护和保卫世界和平作出自己的贡献。
热门推荐
  • 美人浴

    美人浴

    人家穿越都是车祸或者意外事故,而对于木卿锦这样的喝水都塞牙杯具,从淘宝上邮了个浴桶,竟然才第一次使用就变成了穿越神器。真是人不悲剧惘少年啊!穿就穿越呗,还把她弄到那动荡不安的乱世秦朝。秦始皇!她怕得狠。穿越第一次洗澡就被人看看光光,这算不算是一种杯具,不过好歹抱住了一条很粗的大腿!秦朝战神蒙恬大将军竟然喝了她的洗澡水!更杯具的是回到咸阳城,她竟然成了别人的小妾,还有一个拉着她的手喊她“娘亲”的三岁小屁孩,这是撞了哪门子的邪,某女大呵一声我要休夫。虽说杯具是有点多,至少秦朝的美男都被她木卿锦承包了!什么蒙恬,公子扶苏,蒙毅都是小case,而偏偏胡亥还要来凑个热闹。
  • 梦似若凡水幽源

    梦似若凡水幽源

    这是一本同人的小说,是落秋和朋友一起思考来写的一本小说,里面有着各类型的明星,有你喜欢的哪一款么,主要讲述的是三名女生追星的一个过程,有的还在迷迷茫茫中,有的因自己的努力实现了梦想,然,还有的在这一路上连连受戳……
  • 超能少年霸学院

    超能少年霸学院

    超能少年浪迹校园,压高富帅、收校花、软妹、萝莉、哥来了。
  • 全职掌教

    全职掌教

    天下皆蝼蚁,掌教独为尊!掌教是这个世界最特殊、最稀缺、最高贵的职业,不论是酒楼掌柜,家族家主,武馆馆主,帮派帮主,门派掌门,邪教教主统统囊括在内。在这里,没有教不好的弟子,力量不够本掌教给你加力量,智商不够本掌教给你加智力,就算是体重达三百斤的胖子本掌教也能让你身轻如燕!什么?你是近视眼?!没关系,本掌教有视觉加成,还不快来拜师?!
  • 中国电子商务之都互联网经济发展报告(2010年)

    中国电子商务之都互联网经济发展报告(2010年)

    本书分10个领域,对杭州2009年度互联网经济的发展环境、资源和应用状况进行全面总结,既有对2009年我国以及国际互联网产业发展情况的宏观分析和综述,更着重于对杭州互联网细分业务和典型应用发展状况的关注和研究。该报告内容客观、资料丰富、数据翔实,为互联网行业管理部门、从业企业和有关专业人士以及有志于互联网经济的社会各界人士,提供了可资借鉴参考的重要文献。
  • 红尘感

    红尘感

    天涯孤客,红尘旅途,苦海泛舟,历人事情愁,感现实百态,看世间冷暖。
  • 幻与星

    幻与星

    当解冰扬与他的好朋友来到一平行宇宙之中修炼玄学,那么玄幻会与科技碰撞出怎样的火花呢?
  • 戴施两案纪略

    戴施两案纪略

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 若水无情

    若水无情

    普通版简介:我,职业学生,副业走索技术人员,俗称小偷,专门进行高端犯罪。不明白这个职业的可以参考《夺宝联盟》的全智贤。为了一颗钻石被雷劈中了,毁我一世英名,裸体掉到了美男院子的池塘里。从此被他利用,利用,再利用。纵然万般不由人,可惜害人终害己。终于把我这个旱天雷祸祸到他自己家里去了。柔情版简介:若非朝暮兮,念而止步兮。情非所起兮,落入尘埃兮。回顾往矣兮,素手执笔兮。铮铮浩瀚兮,吾谁与共兮。逗逼版简介:我被坑去妓院做了清倌,被坑去祸害一对亲兄弟,被坑去跟基佬成亲,被坑去生娃,被坑去跳崖,被坑去祭祀,被坑去做后娘,被坑去下蛊毒……一切都是坑,老天爷你能不能换一个人坑啊,合着全世界的探索与发现都给我赶上了。小剧场一室春光某男(柔柔在耳边说)——金风玉露一相逢,便胜却人间无数。What?什么意思?干正事的时候能不能给我专心一点。某男(诚挚的望着我)——我如此心悦于你,思慕于你,你就不能允了我?我——抱歉,老身年老色衰,以经不起风月之事。某男(握起双手)——我不介意,只要能和若水在一起。我——我是很想收了你,但是我都给不了你性生活。某小包子(直扑怀里)——娘亲,你终于回来了。我——你哪家的孩子?某小包子(脑袋在怀里挠了挠)——我爹爹是易王。我——还真是,英雄不看出处,流氓不看岁数,你跟你爹一个德行。此文,逗逼喜剧,槽点无数,绝不灌水拖沓剧情。
  • 傻白甜丫头:妖孽校草要亲亲

    傻白甜丫头:妖孽校草要亲亲

    都说呆萌呆萌,可为毛只看到叶筱筱的呆,请问萌在哪里??“本酷比天生长得帅怪我咯,你看你脸红的跟啥似的。”“....”这是一场逗比男和二货女的冤冤相爱......