弗里茨·施特拉斯曼 编辑

德国物理学家

弗里德里希·威廉·施特拉斯曼(德语:Friedrich Wilhelm Straßmann,1902年2月22日-1980年4月22日),德国物理学家,化学家。1938年,他和奥托·哈恩认证了中子轰击铀核产生的钡,发现了核裂变现象。

基本信息

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中文名:弗里茨·施特拉斯曼

外文名:Friedrich Wilhelm Straßmann

国籍:德国

出生日期:1902年2月22日

逝世日期:1980年4月22日

职业:物理学家、化学家

简介

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弗里德里希·威廉·施特拉斯曼(德语:Friedrich Wilhelm Straßmann,1902年2月22日-1980年4月22日),德国物理学家,化学家。1938年,他和奥托·哈恩认证了中子轰击铀核产生的钡,发现了核裂变现象。

奥托·哈恩

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奥托·哈恩(德语:Otto Hahn,1879年3月8日-1968年7月28日),生于法兰克福逝于格丁根,德国放射化学家和物理学家,曾获1944年诺贝尔化学奖。

中子

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中子(英语:neutron)是一种电中性的粒子,具有略大于质子的质量。中子属于重子类,由两个下夸克和一个上夸克构成。绝大多数的原子核都由中子和质子组成(仅有氢例外,它仅由一个质子构成)。在原子核外,自由中子性质不稳定,平均寿命约为15分钟。中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子(β衰变)。同样的衰变过程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放π介子互相转换。中子是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年发现的。

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铀(Uranium)是一种银白色金属化学元素,属于元素周期表中的锕系,化学符号为U,原子序为92。每个铀原子有92个质子和92个电子,其中6个为价电子。铀具有微放射性,其同位素都不稳定,并以铀-238(146个中子)和铀-235(143个中子)最为常见。铀在天然放射性核素中原子量第二高,仅次于钚。其密度比铅高出大约70%,比金和钨低。天然的泥土、岩石和水中含有百万分之一至百万分之十左右的铀。采矿工业从沥青铀矿等矿物中提取出铀元素。

核裂变

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核裂变(德语:Kernspaltung;英语:nuclear fission),在港台称作核分裂,是指由较重的(原子序数较大的)原子,主要是指铀或钚,裂变成较轻的(原子序数较小的)原子的一种核反应或放射性衰变形式。核裂变是由莉泽·迈特纳、奥托·哈恩及奥托·罗伯特·弗里施等科学家在1938年发现。原子弹以及核电站的能量来都是核裂变。早期原子弹应用钚-239为原料制成。而铀-235裂变在核电站最常见。

重核原子经中子撞击后,裂变成为两个较轻的原子,同时释放出数个中子,并且以伽马射线的方式释放光子。释放出的中子再去撞击其它的重核原子,从而形成链式反应而自发裂变。原子核裂变时除放出中子还会放出热,核电站用以发电的能量即来源于此。因此核裂变产物的结合能需大于反应物的的结合能。

核裂变会将化学元素变成另一种化学元素,因此核裂变也是核迁变的一种。所形成的二个原子质量会有些差异,以常见的可裂变物质同位素而言,形成二个原子的质量比约为3:2。大部分的核裂变会形成二个原子,偶尔会有形成三个原子的核裂变,称为三裂变变,大约每一千次会出现二至四次,其中形成的最小产物大小介于质子和氩原子核之间。

现代的核裂变多半是刻意产生,由中子撞击引发的人造核反应,偶尔会有自发性的,因放射性衰变产生的核裂变,后者不需要中子的引发,特别会出现在一些质量数非常高的同位素,其产物的组成有相当的机率性甚至混沌性,和质子发射、α衰变、集群衰变等单纯由量子穿隧产生的裂变不同,后面这些裂变每次都会产生相同的产物。原子弹以及核电站的能量来源都是核裂变。核燃料是指一物质当中子撞击引发核裂变时也会释放中子,因此可以产生链式反应,使核裂变持续进行。在核电站中,其能量产生速率控制在一个较小的速率,而在原子弹中能量以非常快速不受控制的方式释放。

由于每次核裂变释放出的中子数量大于一个,因此若对链式反应不加以控制,同时发生的核裂变数目将在极短时间内以几何级数形式增长。若聚集在一起的重核原子足够多,将会瞬间释放大量的能量。原子弹便应用了核裂变的这种特性。制成原子弹所使用的重核含量,需要在90%以上。

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