第348章 87如何固定氘原子
陳慕武這次要在粒子加速器上做的是兩個實驗，分別是等在準備室之外的愛丁頓，想要看到結果的那個用氘原子核轟擊氘原子核的實驗；還有自己真正想要做的那個讓氘原子核和氫原子核發生碰撞的實驗。
所以他這次選擇把液氘汽化後所產生的氘氣，充入了已經排空了氫氣的粒子發生器當中，準備依葫蘆畫瓢，把氘氣變成等離子體，然後再通過電壓篩選，把帶正電子原子核拍出來，當做兩次實驗當中的粒子來源。
把氘氣充入到粒子源裡面，能夠算得上是整個實驗裡最簡單的一步。
做完這項工作以後，陳慕武開始待在粒子加速器面前發呆，而愛丁頓則是待在實驗準備室里，透過玻璃觀察著裡面正在發呆的陳慕武。
過了好一會兒，在外面的愛丁頓都已經等得隱隱有些不耐煩，在裡面穿著靜電隔離服的陳慕武才終於有了下一步的動作。
他沒有去選擇操縱面前的粒子加速器，而是關上了粒子源的閥門，然後走了出來。
愛丁頓十分不解地問道：「什麼情況，陳？」
「陳慕武的臉上帶著苦笑：「我覺得今天的實驗，不出意外的話應該是做不成了。」
「為什麼？出了什麼事情了嗎？機器壞了？」
剛才還是十分不解的愛丁頓，聽到回答之後就立刻變成了十分震驚的狀態。
「也沒什麼大事，是我這裡出了問題。我對實驗的準備不足，把操作粒子加速器這件事想的太簡單了。」
「你不是粒子加速器的設計人嗎？怎麼連這台機器都不會用呢！那就快去找能夠操作這台機器的人來，我們要做的這個實驗背後的意義很偉大，一分一秒都耽誤不得！」
「愛丁頓教授，整個卡文迪許實驗室最會操作這台機器的兩個人，現在他們一個在美國，另一個不知道是在德國還是在蘇連，一時半會兒都回不來。」
看著愛丁頓眼睛上面那兩條眉毛越擰越緊，表情也是越來越急切，陳慕武終於不再賣這個關子：
「但就算他們回不來，這件事情我也能解決。因為出現的問題不是我不會使用這台加速器，——我當然會使用——，真實的原因是我們的實驗材料準備不足。」
愛丁頓被他說得越來越迷糊：「你說要氘氣，英國空氣公司連夜把液化好了的液氘送了過來。而這裡又有現成的粒子加速器，還缺什麼實驗材料？還能缺什麼實驗材料？」
「缺氘……」
「缺氘？」
聽到陳慕武給出來的理由，愛丁頓終於要忍不住爆發了。
就算陳慕武今天不想做實驗，他但凡能選一個稍微合理一點兒的藉口，都能把自己這個門外漢給糊弄過去。
結果他居然說缺氘，明明英國空氣公司送來的液化氣罐，現在正擺在準備室的角落裡！
還有，如果沒有氘氣的話，那他剛剛往粒子源里充入的，又是什麼東西？
原來還挺喜歡陳慕武的，誰能想到他現在會變成這個樣子了？
「愛丁頓教授，等我說完！」
趁著愛丁頓爆發之前，陳慕武趕快打斷了他的施法吟唱。
因為他深知愛丁頓身上有著兩面性，既是一位儒雅隨和的英國紳士，又是一個動手揍起人來毫不留情的莽撞大漢。
如果對方一個控制不住，也像上次打《哲學雜誌》編輯部的編輯那樣，一個拳頭砸在自己臉上，那陳慕武可就吃不了兜著走了。
「我說的缺氘，並不是指缺的是液氘或者氘氣，而是缺少了一種能夠把氘原子固定在靶子上的方式。」
韓昌黎公有言，「業精於勤，荒於嬉；行成於思，毀於隨」。
陳慕武這次倒霉就倒霉在了「荒於嬉」上面。
他確實帶著趙忠堯和考克羅夫特一起製造出來了世界上第一台粒子加速器，也指導著他們通過利用被加速的氫原子核轟擊金屬靶，完成了人類歷史上第一次核嬗變的實驗。
可是在那之後，陳慕武就開始當起了甩手掌柜，基本上他把粒子加速器這邊的一切大事小情都交給了他們兩個人。
一段時間以來，陳慕武只知道卡文迪許實驗室里的研究人員，在他們兩個的幫助下，用這台粒子加速器做了很多轟擊實驗。
他對這些實驗都有了大體印象，所以前幾天才能很快就從資料儲存室里找到用被加速的質子轟擊氫原子的雲霧室軌跡照相底片，向愛丁頓展示這兩個氫原子核撞在一起，也是不會產生氘原子核或者是氦－2核的。
但如果要是更進一步地問起那些實驗具體是怎麼做的，陳慕武就開始變得不知情了。
他也是剛剛站在粒子加速器前，才發現了這麼一個嚴峻的問題。
之前在粒子加速器上做靶子的，無論是金屬元素還是非金屬的晶體，由這些東西製作成的靶子，都是固體。
可他這次要當做靶的是氘，在常溫常壓下一向都是以氣體的形式存在，又該如何才能把它固定在靶位上呢？
陳慕武在實驗室里站了半天，也沒能想出來這個問題的解決辦法。
他只好離開了安裝有粒子加速器的那間屋子，脫下靜電隔離服重新回到實驗準備室里，和愛丁頓詳細解釋了自己遇到的問題和苦惱。
就算陳慕武說的有理有據，可脾氣上來了的愛丁頓仍然有些不依不饒。
「你之前不是和我解釋，因為氫分子中有兩個電子，所以電荷量到最後還是能守恆的。那個不就是用的氫氣嗎，怎麼換成氘之後就不可以了？」
「教授，那可能是當時我考慮不周，以為氫氣就可以當做靶子，完全沒往粒子加速器的深處想。」
愛丁頓竟然想到了氫氣，他也就同樣想到了幾天前，陳慕武給他找出來的那張雲霧室照相底片。
「陳，還是那一次，伱不是還給我找到了一個用質子轟擊氫原子核的照片嗎？他們又是怎麼做出來的實驗呢？」
「這個……我也說不太清楚。」
被抓包的陳慕武很尷尬。
愛丁頓生氣歸生氣，只是現在這個情況他也不好發泄，畢竟實驗要緊。
當初如果不是陳慕武在對那個《泰晤士報》記者提出來，太陽當中的核聚變可以有新的形式存在，他到現在還是對這個想法持一個悲觀態度。
而且現在陳博士的兩個助手都不在劍橋，想要在粒子加速器上操作進行這個實驗，還非得是他不可。
心中當然還有些氣憤，不過愛丁頓很快就調整了過來，輕聲安慰陳慕武道：「那我們就去翻翻他們的論文吧，說不定能找到解決的辦法。」
離開粒子加速器實驗室的時候，愛丁頓不再像來的時候那樣歡欣雀躍。
去往卡文迪許實驗室的路上，兩個人相顧無言。
陳慕武很快就從資料室裡面找到了前不久發表的利用質子轟擊一系列元素的論文，也在論文裡找到了轟擊氫原子核的那部分。
果然就像他站在粒子加速器前參禪的時候領悟出來的道理一樣，他們在實驗當中加入到粒子加速器當中去的，也不是由氫分子組成的氫氣，而是把氫原子固定到了晶體當中。
看到這個思路後，陳慕武才當了一回事後諸葛亮。
他在心中暗自抱怨，自己早就應該想到這一點。
小居里夫婦為了檢驗鈹射線究竟是不是伽馬射線，就是利用了富含氫原子的石蠟塊，為的就是能夠增大鈹射線和石蠟中氫原子碰撞的概率，更容易把質子從石蠟當中給打出來。
他自己前兩天也用到了這個辦法，為什麼今天就把這個方式給忘記了呢？
當然，在那篇用質子轟擊氫原子的論文當中，並沒有使用石蠟，而是選擇了無機化合物，比如氯化銨NHCl或者亞硫酸銨（NH）SO。
對於陳慕武來說，這倒是個一個不錯的選項。
因為石蠟當中雖然富含氫原子，可那些原子都是只含有一個質子的氕，陳慕武根本就找不到富含有大量氘原子的石蠟。
而無機化合物就不一樣了，雖然同樣不能在天然礦物中找到富含有大量氘原子的氘代氯化銨NDCl或者氘代亞硫酸銨（ND）SO。
但是現在已經有了最關鍵的材料液氘，這些無機化合物完全可以在實驗室里小規模的合成。
看過論文之後的陳慕武，向愛丁頓說出了自己的想法：想要做那個氘核轟擊氘原子的實驗，就必須先要找個化學實驗室，利用氘氣製備一部分氘代氯化銨NDCl。
陳慕武最終選擇的是氘代氯化銨而不是氘代亞硫酸銨，不是因為前者在那篇論文當中的排名更靠前，而是因為製作起來更加方便。
氮氣N和氘氣D的體積一比三，在五百度左右的高溫下，利用鐵觸媒進行催化，就可以變成氘代氨氣ND。
工業上合成氨用的就是這個辦法，在實驗室中復刻雖然費時費力，但終究還是能把氘代氨氣給合成出來的。
有了氘代氨氣之後，就該輪到製作另外一種材料，也就是氯化氘了。
這個製作起來比氘代氨氣更加簡單，只需要讓氘氣在氯氣當中燃燒，產生蒼白色的火焰，直到集氣瓶當中的黃綠色漸漸消失，就是產生了氯化氘氣體。
然後把氘代氨氣和氯化氘混合，就能產生大量白煙，也就是氘代氯化銨的固體粉末。
陳慕武兩輩子都沒怎麼接觸到過化學實驗，這些淺顯知識還是通過他僅存的高中記憶回想起來的。
還有什麼氫氣燃燒之前需要驗純，收集一試管氣體管口向下靠近點燃的酒精燈，尖銳的爆鳴聲就是不純，微弱的噗噗聲就是純淨。
知識是沒忘記，但是動起手來有多大的把握，他卻說不準。
陳慕武又覺得氘代氨氣和氯化氘混合之後，收集生成的煙霧狀氘代氯化銨產物似乎很困難。
不如把這兩種氣體都通入到水裡面，變成氘代氨水和氘代鹽酸，再把兩種溶液混合起來，應該就能得到氘代氯化銨的水溶液了吧。
在水溶液的基礎上對氘代氯化銨進行結晶，應該比起收集那些燃燒後形成的固體粉末來要容易一些。
但是如果製作水溶液的話，就又要面臨一個問題。
前面從氨氣的合成，到燃燒獲得氯化氫，他都在一直確保著裡面所有用到的氫原子都是氘。
同理，製作水溶液時所需要的水，如果使用的是普通的蒸餾水HO的話，氘代銨根在水中會發生水解，ND可以被離子化氘離子D和氘代氨ND，同時釋放能量。
而氘離子又能和水中微弱電離的氫氧根OH結合，變成半重水HDO。
有氘原子通過水解進入到了水中，就有同樣數量的氫原子進入到了銨根里。
這麼一來，從氘代氯化銨水溶液中結晶出來的晶體，很有可能並不是純的NDCl，而是NDHCl，裡面會被摻雜上一些氕原子。
假如為了保持純粹，那麼製作水溶液的時候就不能使用普通的蒸餾水，而是應該用重水DO了。
可是重水卡文迪許實驗室里沒有，他們只有英國空氣公司送來的液氘。
早知道買什麼液氘，就應該直接買重水。
不管是電解重水還是往重水裡面扔一塊鉀，都能很輕鬆地製取出氘氣來。
但這也就是想想而已，雖然因為陳慕武提前發現了氘，之後不久又發現了重水，世界上的第一家重水工廠此時也已經開始建造，但是是現在還沒有生產重水的能力
瞻前顧後了半天，陳慕武最終決定還是就選擇普通的蒸餾水，而不是再去考慮什麼重不重水的問題。
甚至連氯化氘他有不打算自己製備，而是大大方方地使用現成的鹽酸。
反正都已經用上普通的蒸餾水了，那麼產出的氯化銨分子中有到底有一個氫原子還是兩個氫原子都無所謂。
他只要保證能夠用氮氣和氘氣產生氘代氨氣，讓最終生成的氯化銨晶體含有氘，成功地把氣態的氘氣固定成為固態的氘原子，適合放到粒子加速器里當靶子，那麼一切就萬事大吉。
更何況他不僅要用氘原子轟擊氘原子，還要轟擊氫原子。
這個靶子上兩種氫的同位素都有，說不定還能取得一石二鳥的效果。
(本章完)