第346章 85氫氫聚變製備氘
愛丁頓對陳慕武在《泰晤士報》上宣稱自己即將要做的這個實驗很感興趣，迫不及待地就想給他打下手。
他還搬出來了自己的年紀和以往的經歷，企圖說服陳慕武來同意這件事。
這件事的槽點實在過多，以至於讓陳慕武不知道究竟應該從何開始吐起。
愛丁頓確實在1905年從三一學院拿到碩士學位畢業之後，就進入到了卡文迪許實驗室里，跟著老湯姆孫做實驗。
可能是因為動手能力不強，也可能是因為實驗天賦不夠，愛丁頓在卡文迪許實驗室工作了沒多久，就在畢業後的同年離開劍橋大學，進入到倫敦的格林尼治皇家天文台，開始從事天文學的研究，利用他高超的數學計算能力進行相關問題的計算。
滿打滿算，愛丁頓在卡文迪許實驗室里工作的時間，也超不過幾個月，他現在說要給陳慕武打下手，讓陳代理主任心中是一萬個放不下。
和愛丁頓經歷類似的，是哥本哈根的那位玻爾教授。
玻爾在1911年，靠著一篇有關於金屬電子論的論文，在哥本哈根大學拿到了博士學位，然後他就坐船跨越了北海，漂洋過海來到英國。
玻爾也幾乎完全遵循著愛丁頓的步伐，他同樣顯示進入到了卡文迪許實驗室，投入老湯姆孫門下，做了幾個月的實驗。
然後他就離開了劍橋大學，轉投到曼徹斯特維多利亞大學，成為了盧瑟福手下唯一一名理論研究者，為後者做的實驗提供各種理論支持，開始了自己的理論物理學研究。
再後來玻爾回國，拿到諾貝物理學獎，在哥本哈根大學創立理論物理研究所，教書育人，開枝散葉，終成哥本哈根學派的掌門人，成為物理學上的一代宗師。
玻爾整個物理學生涯當中，唯一做過實驗的時間，就是在卡文迪許實驗室待的那幾個月。
所以他也就很有自知之明，從來不親自做實驗。
如果實驗簡單，玻爾就讓理論物理研究所的學生到地下室的實驗室進行操作。
但在更多的時候，玻爾都是在等世界各地的知名實驗室發表實驗數據和結果之後，再在他們的基礎上進行相應的理論物理研究。
玻爾的這種做法，才是大多數動手能力不強的人的正確做法。
而愛丁頓現在的表現，說好聽的話，叫做他對科學真理有著不懈的追求。
說的難聽一點兒，那其實就是他有些不自量力。
不過，上述這些話，都是陳慕武在心中吐槽，他並沒有當著愛丁頓的面說出來。
畢竟愛丁頓實在是對他幫助了太多太多，陳慕武能來到劍橋大學學習，前兩篇論文都能順利發表，愛丁頓占的功勞最大。
他又曾經十分痛快地允許自己使用劍橋大學天台的望遠鏡，所以陳慕武才能「發現」隱藏在海王星之外的太陽系第九顆行星。
所以既然愛丁頓表達了如此強烈的想要參與到實驗當中的意向，陳慕武肯定不能直接拒絕他。
但是愛丁頓提出來的要幫忙打下手，這件事情還是算了。
雖然說無論是氫，是氘還是反應所生成的氦－3，反應前後的這三種物質都不具備放射性，對人體來說相對安全，可是這並不代表著這個人工核聚變的實驗就沒有任何危險。
首先是粒子加速器的球形電極處會產生上百萬伏特的高電壓，必須小心翼翼的穿著經典隔離衣服，做好各種絕緣措施，才能防止人體被靜電所擊穿。
還有就是不管是氫氣還是氘氣，都是可燃氣體。
在這個環境下要防止明火的出現，同時也要避免有電火花的產生，氫氣和氘氣燃燒起來是小事，和空氣混合之後發生爆炸，才是一件大樂子。
問題的關鍵是，把陳慕武和愛丁頓炸傷了無所謂，倘若是把那台被當做寶貝一樣的粒子加速器給炸壞了，盧瑟福可能真的會和陳慕武拼命。
愛丁頓的熱情肯定是不好拒絕，因而陳慕武打定主意，名義上讓他在旁邊打下手幫幫忙，然而實際上的所有操作必須全由自己一個人來完成，愛丁頓還是遠遠的站在一旁，當個觀眾就好。
想到這裡，陳慕武笑著對愛丁頓做出了回應：「好的，愛丁頓教授，我這就去給英國空氣公司打電話，讓他們儘快製備出一罐氘氣，運送到劍橋大學來。」
卡文迪許實驗室能做到樓上樓下有吊燈，可卻做不到每一個房間裡都安裝電話。
陳慕武只能跑到有電話的屋子裡，向英國空氣公司訂購了容積最小的一罐液氘。
液氘的價格不算太貴，卡文迪許實驗室也會足額支付全部的價錢，但空氣公司那邊其實很不願意做這個工作。
一是製備液氘要求的溫度更低，操作起來很麻煩。
二是陳慕武這邊所需求的量太少，開一次機器不太划算。
不過就算是不情願，空氣公司也並沒有拒絕這一請求。
劍橋大學是全英國最好的高等學府，卡文迪許實驗室有了陳慕武之後，又隨時都可能在研究中找到新的發現，液氘就是一個最好的例子。
只要和卡文迪許實驗室搞好關係，如果將來他們的一些發現恰好與低溫物理學有關的話，空氣公司說不定也能成功得到授權，把技術層面的發現轉變成工業上的應用，進而從中收穫好處和利益。
在電話中，英國空氣公司向陳慕武保證，一定會儘快液化分離液氘，並且在生產儘快的第一時間，就把罐子送到劍橋大學裡來。
這個過程雖然很快，但陳慕武估摸著怎麼著也得等上幾天的時間。
他向愛丁頓說明了自己的想法，讓天文台台長稍安勿躁，回去等候消息。
什麼時候英國空氣公司把實驗所需要的液氘送到以後，自己一定會第一時間去天台找愛丁頓，請他再次去到粒子加速器這裡，幫忙進行實驗。
只是，愛丁頓似乎對這件事情有著自己的看法。
「陳，我們為什麼不能直接在卡文迪許實驗室里，自行製備氘氣呢？」
聽到這個問題，陳慕武覺得又好氣又好笑，他剛剛那個電話似乎是白打了。
「教授，說實話，我也想在實驗室里製取，只是當初我發現液氘的儀器不在卡文迪許實驗室，而是在倫敦皇家研究所里的戴維－法拉第實驗室。
「與其折騰一趟，跑到倫敦去再跑回來，就為了製備那麼一點點液氘的話，還不如等英國空氣公司制好之後把罐裝氘氣給送過來，兩者基本上差不了太多的時間。」
「不不不，」愛丁頓搖了搖頭，「陳，我不是這個意思。我是想問，既然我們要做的實驗是用被加速過後的氘核去轟擊靶子裡面的氘，然後獲得氮元素。那麼為什麼不能以此類推，直接用質子轟擊質子，不就可以獲得氘核了嗎？」
好好好，愛丁頓又提出來了一個「好」問題。
他最新發言當中的槽點變得更密集了，陳慕武一時間竟不知道應該從哪裡開始下嘴。
愛丁頓以為陳慕武要做的實驗是氘轟擊氘生成氦－4，這個觀點還算情有可原。
因為一開始愛丁頓的想法就是用四個氫聚變成一個氦－4，有了氘之後，不僅會讓參與聚變反應的粒子數變少一半，還能幫愛丁頓解決一個之前沒有想好的大問題。
那就是四個質子帶的是四個正電荷，而生成的氦－4核，只帶兩個正電荷。
如此一來，四個質子聚變的時候，還要額外再加上兩個帶負電的電子，必須同時由這六個粒子參與，才能讓核反應前後達成電荷平衡。
而兩個氘核帶兩個正電荷，這次不用電子參與反應，就能達到電荷平衡了。
因為現在的物理學家們還不知道微觀粒子之間還有強弱兩種相互作用，都以為帶電的粒子無論排斥還是吸引，都是庫侖力的作用。
在愛丁頓的初始理論當中，且不論四個質子和兩個電子，這六個運動中的粒子必須同時匯聚在一起才能聚合成一個新粒子的概率有多低。
只說這六個粒子當中既有吸引又有排斥，庫侖力會讓它們的運動軌道發生偏轉從而阻止聚變的發生。
所以在愛丁頓的計算里，必須讓粒子們獲得足夠大的動能，也就是在溫度足夠高之後，能夠突破庫侖力的阻礙，讓它們最終聚合到一起。
這個足夠高的溫度，經過計算應該在百億度。
而對現實中的太陽進行估算，其中心區域的溫度只能在四千萬度左右，和理論差了好幾個數量級。
所以愛丁頓的聚變理論剛一提出來就被其他天文學家們所否定，認為完全是無稽之談。
愛丁頓聽說陳慕武要用氘來進行實驗，下意識地就帶入到了氘和氘生成氦－4的反應裡面。
他認為一下子從六個粒子參與反應，轉變成兩個粒子參與反應，庫侖力帶來的排斥效果可能會降低，因而反應所需的溫度也很有可能會隨之降低。
用氘轟擊氘確實能產生核反應，但最後生成的產物不是愛丁頓想像中的氦－4，而是氫－3，也就是氚。
原時空中，盧瑟福和奧利芬特就是用這個反應找到了氫的第二種同位素。
陳慕武覺得如果這次還有額外時間的話，倒是可以裝成不知情的樣子進行一下嘗試，把氚的發現權也收歸到自己的名下。
但是愛丁頓在話語最後提出來的，用質子轟擊質子，進而產生氘核的這個想法，讓陳慕武有些哭笑不得。
用質子轟擊質子，兩個質子會先聚變成雙質子，也就是沒有中子存在的氦－2原子核。
然後其中一個質子通過弱相互作用向外發射一個正電子和一個電子中微子，變成中子，讓氦－2變成氘－2。
因為一個氘核的質量比兩個氫核的質量要大，根據質能方程來看，這個反應是一個吸能反應，所需能量大概在百萬電子伏特的數量級。
把質子加速到這個能量，對卡文迪許實驗室的粒子加速器來說，並不算困難。
而困難的是生成氦－2原子核後，這個雙質子核會有超過99.99%的概率在小於一納秒的時間內衰變回兩個質子，並且分開。
氦－2原子核衰變成氘核的概率，低於萬分之一。
太陽等恆星當中普遍存在這個反應，那是因為恆星的體量巨大。
而且太陽裡面的質子和質子也不是通過高能量結合到一起，而是通過量子隧穿效應突破庫侖壁壘，平均反應時間在億年數量級。
可對於物理學家們來說，想要在實驗室中把這個反應重現出來，比大海撈針要困難得多。
只能說愛丁頓的想法是好的，但陳慕武希望他下次不要再想了。
可他又不能和愛丁頓直說，只能找藉口把這件事情給搪塞過去。
「教授，不知道您看沒看過粒子加速器建成之後，我們實驗室發表的相關論文嗎？」
愛丁頓搖了搖頭：「這我還真沒有，我只知道你造出來個了不起的大傢伙。陳，那些論文中有什麼新的發現麼？」
「稀鬆平常，沒有什麼太了不起的發現。」
陳慕武稍微凡爾賽了一下，那些反應在他一個過來人的眼裡，確實也就那樣。
可是從零到一，從無到有，本身就是一件了不起的事情。
他把話說得玄之又玄，愛丁頓更加摸不著頭腦:「那你還提這幾篇論文做什麼？」
「教授，我是想說，雖然沒做出什麼了不起的發現來，但是也多多少少用被加速過的質子去轟擊其他靶元素，得到過幾種已經存在或者是新發現的原子核。
「但如果仔細閱讀實驗室發表的那幾篇論文，就能得知，這台加速器上從沒生成過氘核。
「難道說這是因為實驗室里沒人做質子轟擊氫氣的實驗嗎？
「恰恰相反，是因為有人已經進行過嘗試，氫核和氫核之間，至少在這台加速器上不能發生聚變反應，只是兩枚形狀大小質量都相同的圓球進行了一次碰撞而已。
「不妨讓我把話講得更明白一些，利用粒子加速器不能製備出氘來，我們只能等著英國空氣公司那邊把液氘送過來，才能進行下一步的實驗。」
(本章完)