大燕文学

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第18部分（第1页）

是有史以来拍摄到的第一张使元素发生人为转变的照片，它是卢

瑟福的学生布莱克特拍到的。

这张照片所表明的核嬗变，是今天实验物理学所研究的几百

种核嬗变当中的相当有代表性的例子。在所有这类被称为“置换

核反应”的核嬗变中，都有一个入射粒子（质子、中子或α粒子）

进入原子核，把另一个粒子打出去，它自己则置换了这个粒子。

我们可以用α粒子置换质子，可以用质子置换α粒子，也可以用

中子置换质子，等等。在所有这些嬗变中，反应过程中产生的新

元素在周期表上都是那个被轰击元素的近邻。

一直到第二次世界大战的前夕，才有两个德国化学家哈恩和

斯特拉斯曼发现了一种完全新型的原子核变化，在这种变化中，

一个重的原子核分裂成两个大致相等的部分，同时释放出极其大

量的能量。在下一张挂图中，你们可以看到铀原子核两块碎片从

一张很薄的铀箔向彼此相反的方向飞出。这种现象被称为“核裂

变反应”，最初是在用中子束轰击铀的场合下发现的，但是，人

们很快就查明，靠近周期表末尾的其他元素也具有类似的性质。

看来，这些重原子核确实已经处在它们的稳定性的边缘了，所以，

尽管中子的撞击只提供很小的刺激，却已足以使它们一分为二。

像一滴太大的水银那样分成较小的液滴了。重原子核具有这种不

稳定性的事实，使人们想到应该怎样解释为什么自然界中只有92

种元素的问题。事实上，任何一种比铀更重的元素都无法存在很

久，它们会立即自发地分裂成许多小得多的碎片，而且不需要任

何外来的刺激。

从实用的观点看，核裂变现象是很有意义的，它可能成为核

能源：当重核分裂时，它们会以辐射和快速运动粒子的形式发射

出能量。在被发射出的粒子当中，有一些是中子。它们可以进一

步引起邻近原子核的裂变，而后者又能够导致更多中子的发射，

产生更多次的裂变，也就是发生所谓的链式反应。只要铀原料足

够多（我们称之为临界质量），被发射出的中子便有足够高的概

率去击中其他原子核，并引起下一轮的裂变，从而使裂变过程自

动持续下去。事实上，这可能演变成一种爆炸性的反应，在几分

之一秒的时间内就把贮藏在那些原子核里的能量统统释放出来。

这就是第一颗原子弹所依据的原理。

但是，链式反应并不一定会导致一场爆炸。在严格控制的条

件下，这种过程也可以有节制地持续进行下去，同时稳定地释放

出一定数量的能量。这正是核电站里发生的情形。

像铀这类重元素的核裂变，并不是开发原子核能的惟一途径，

在利用原子核能方面，还有一种完全不同的办法。这就是把最轻

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