只是把原子分裂（只是把原子分裂）

只是把原子分裂（只是把原子分裂）第一个“连锁反应”实际上是一个核反应堆，它是由芝加哥一位名叫恩里科·费米的意大利科学家组装的。他也在躲避法西斯分子，只是躲避意大利的。一旦“概念验证”被证明，下一个部分是最困难的——设计和制造一枚炸弹。美国数以百计最聪明的人，大多是移民或在外国受过教育的美国人，致力于解决这个问题。当然，这个故事不是真的，因为认识西拉德的人都说他从来没有在红绿灯前停下来过。但回到这里的叙述，西拉德意识到，如果保持反应继续下去，需要足够的材料，他称之为临界质量。因此几年后，他说服美国政府资助一个制造“原子弹”的武器项目。分裂单个原子所释放的能量明显不高，但是可以测量，因此关键是同时分裂许多原子。每次向铀235的样本发射一个中子需要数年甚至数十年的时间才能释放出全部能量。实际上，分裂一个原子是非常困难的，因为中子必须以精确的速度撞击铀原子的原子核，这也是一个关键。当一个中子与一个高能量的原子核相撞时，它能使原子

为什么分裂原子的破坏力如此之大？

众所周知，原子弹的威力是非常恐怖，可以轻易毁灭一个城市甚至国家。作为一个超级武器，它的运行原理是什么样的呢？为何它的威力这么大？

其实稍微了解过原子弹的朋友都知道，原子弹之所以能产生如此恐怖的威力，原因就在于它的内部原子被分裂了！那么为题来了，只是把原子分裂，为何原子弹的威力这么大？

其实这取决于分裂的原子，如果你分裂一个轻原子，比如氦，它吸收的能量实际上比释放的能量多。然而，像铀(自然产生)和钚(不自然产生)这样的重元素，在被中子以正确的方式撞击时，会分裂成小得多的原子。例如，铀235，一种不常见的铀同位素，可以分裂成许多不同的元素，包括碘、铯、锶和钡。然而，无论它如何分裂，你得到的原子的质量都略低于铀原子，也就是说它的质量一定会转移到某个地方，爱因斯坦告诉了我们那个地方:也就是相对小的质量转化成大得多的能量，这是第一步。

分裂单个原子所释放的能量明显不高，但是可以测量，因此关键是同时分裂许多原子。每次向铀235的样本发射一个中子需要数年甚至数十年的时间才能释放出全部能量。实际上，分裂一个原子是非常困难的，因为中子必须以精确的速度撞击铀原子的原子核，这也是一个关键。当一个中子与一个高能量的原子核相撞时，它能使原子核分裂。这释放出少量的能量和更多的中子。如果你有足够多的这样的中子四处飞行，再加上更多的原子紧密地聚集在一起，这最终会像冠状病毒一样在拒绝戴口罩的人群中传播。你感染两个人，每一个人感染两个人，这四个人每一个人感染两个人....很快就会有数十万，百万，乃至上亿。但关于政治，这被称为“连锁反应”，每个反应引起更多的反应，数字以几何级数增加到“很多”。

最后，一些大原子的同位素非常不稳定，它们会时不时地自己分裂。这些是“放射性”同位素。它们是关键。我们不需要提供启动反应的初始能量，原子自己就可以。我们只需要让足够多的分子靠得足够近并且保持足够长的时间让反应持续下去，甚至增加反应。

关于同时分裂原子，我们必须要提到一位匈牙利科学家，他从纳粹手中逃脱，住在英国伦敦。他的名字叫利奥·西拉德。故事是这样的:有一天，他在红灯前停车，突然想到，由于分裂的原子释放出中子，这些中子可以用来分裂更多的原子，而这些释放出来的中子又可以分裂更多的原子。他把这称为连锁反应，为这个想法申请了专利，并把它交给了英国军队....但是他们完全忽略了它。

当然，这个故事不是真的，因为认识西拉德的人都说他从来没有在红绿灯前停下来过。但回到这里的叙述，西拉德意识到，如果保持反应继续下去，需要足够的材料，他称之为临界质量。因此几年后，他说服美国政府资助一个制造“原子弹”的武器项目。

第一个“连锁反应”实际上是一个核反应堆，它是由芝加哥一位名叫恩里科·费米的意大利科学家组装的。他也在躲避法西斯分子，只是躲避意大利的。一旦“概念验证”被证明，下一个部分是最困难的——设计和制造一枚炸弹。美国数以百计最聪明的人，大多是移民或在外国受过教育的美国人，致力于解决这个问题。

在这个项目中，唯一一个在美国出生并受过教育的人计算出了临界质量，也就是确保了连锁反应所需的材料数量，他叫理查德·费曼。1942年，24岁的费曼加入美国原子弹研究项目小组，参与秘密研制原子弹项目“曼哈顿计划”，1965年获得了诺贝尔物理学奖。

回到刚才的话题，如前所述，所以你得到原子弹的原因不是因为你分裂了一个原子，而是你同时分裂了大量的原子。虽然每个分裂的原子不会释放出太多的能量，但总的来说，它们将相当小的质量(不到一盎司)转化为大量的能量。当你分裂重原子时，产物的质量更小，因此大量的能量被释放，与E=mc²一致。

不过抛开质能方程，爱因斯坦的方程真正告诉我们的是，任何释放能量的过程都会失去质量。在这方面，分裂一个铀原子和引爆一个TNT分子没有区别。如果你足够准确地称量TNT爆炸成分和产品，你会发现与释放的能量相对应的质量损失，根据E=mc²。就像铀分裂一样。底线是所有的能量都有质量，所以当你释放能量时，你的质量就会减少。

那么问题就来了，为什么像铀这样的原子分裂会产生这么大的能量?这种能量从何而来？答案是释放的能量是静电，虽然这和TNT类似，但关键的区别是，在铀原子分裂的情况下，静电能是由原子核中带电粒子之间的相互作用释放出来的，而TNT的静电能来自原子间的键。从学校物理中我们都知道原子核和原子相比是非常小的。关键是铀中相关带电粒子之间的距离要小得多。

排斥性

还有一点就是带电粒子的排斥性，就像任何带有相同电荷极性的带电粒子一样，当你把质子放在一起时，它们会相互排斥。所以把它们聚集在一起需要能量，就像压缩弹簧一样。你把它们靠得越近，就需要更多的能量，而当你让它们分开时，所有的能量就会被释放出来。事实上，储存的能量与两个质子之间的距离成反比。把它们带到十分之一的距离，它们就会储存并释放十倍于此的能量。

当然，像铀这样的大原子的原子核里有很多的质子聚集在铀原子核的小得难以置信的空间里，准确地说是92个质子。事实是每一个质子都会在原子核中相互排斥，考虑到它们彼此之间的距离。因为每一对质子都相互排斥，所以储存的能量取决于对的数量。

既然排斥，那么原子核是如何保持在一起的呢？这是由于一种不同的力，当核子(中子和质子)足够接近时，它会把它们结合在一起。关键的是，这种力只在局部的核子对之间起作用，而不像静电力那样作用于原子核。

N个物体对数的公式实际上是N(N 1)/2，因此在铀原子核中有92*93/2=4278对相互排斥的质子。现在考虑一下铀分裂时会发生什么，比如分裂成一个钡原子和一个氪原子。钡的原子核里有56个质子所以有1596对相互排斥。氪有另外36个质子，也就是说有666对相互排斥。所以这两种产物只有1596 666=2262相互排斥质子对。也就是说，从4278对质子减少到2262对，减少了2016对。所以在把铀核分裂成一个钡核和一个氪核的过程中铀核中距离非常近的两对质子之间所有的势能都被释放出来了。

为什么分裂最重的原子是最有效的？

因为按比例有更多的质子对被分离。再加上质子对的能量与质子之间的距离成反比，这就解释了为什么核裂变如此强大。至于那些用来粉碎铀原子核中所有这些质子的能量一开始是从哪里来的？物理学家们并不完全确定，但一个普遍的理论是，地球上的铀最初是在地球形成很久以前的超新星爆炸中产生的，这些爆炸将较小的原子核挤压在一起，所以最终铀原子分裂时会释放出超新星能量。