第450章 核物理新時代！粒子加速器！「核物理之父」布魯斯！

  當化學家們看完核聚變的論文，高呼鍊金術士復生，人造元素即將實現時。

  甚至連「元素之主」的稱呼都流傳開了。

  但是這些化學家們的內心是很苦澀的。

  因為核聚變的核反應方程並不屬於化學反應。

  化學反應是指原子重新排列組合，形成新的物質的過程。

  在這個過程中，元素的原子本身不會發生任何變化。

  比如氫氣和氧氣反應，生成水。

  水分子中的氫原子和氫氣分子中的氫原子，是同一個氫原子，反應前後沒有任何變化。

  而氫核聚變成氦就不同了。

  在這個過程中，氫原子就永遠消失了，全部轉變成了氦原子。

  所以，這是一個物理核反應過程，不是化學反應。

  這個時代，原子結構研究需要的儀器是最先進最頂級的。

  而且還需要自制很多設備。

  連大部分物理學家都搞不定核聚變所需的儀器設備。

  就更不用提化學家了。

  瓶瓶罐罐實驗，怎麼可能和核物理實驗比難度。

  如此一來，化學家們直接懵逼了。

  點石成金的手段很好，可惜他們不會用啊。

  所以，人造元素的工作，只能由物理學家們完成。

  真實歷史上，第一個人造元素【鎝】，就是美國物理學家勞倫斯製造出來的。

  然後，他就把這種新元素寄給了義大利的兩位化學家鑑定。

  「吶，剛造出來的。」

  「你們去測測是不是43號元素。」

  化學家在物理學家面前，就是這麼卑微。

  因為勞倫斯發明了一個核物理領域，牛逼哄哄的逆天儀器。

  回旋加速器！

  這個由他首先提出概念，並最先研造出來的儀器，最大的作用就是將粒子加速。

  它能把微觀粒子加速到接近光速！

  根據質能方程，此時的粒子就具有巨大的能量，兩個粒子碰撞後足以發生核聚變反應了。

  因此，勞倫斯才能是世界上第一個製造出人工元素的。

  他也因此獲得了1939年的物理諾獎。

  今年才19歲的勞倫斯，還只是美國南達科他大學的一名物理專業本科生。

  若干年後，他將在美國加州大學伯克利分校遇到他最重要的校友，奧本海默。

  現在的奧本海默只有16歲，還是一名小有天才的美國高中生。

  這次李奇維美國之行，二人都沒有機會來聆聽演講。

  但不久的將來，他們就能見識到布魯斯教授的絕世才情。

  總之，化學家們對於核聚變那是又愛又恨。

  愛的是，元素周期表將會迎來翻天覆地的變化。

  恨的是，這些變化全是物理學家帶來的。

  於是，全球所有化學家同時羨慕道：

  「物理學家真是自然科學的寵兒！」

  英國，卡文迪許實驗室。

  物理學家中，對於核聚變論文，反應最強烈的人，無疑是盧瑟福了。

  因為核聚變的論文，對於卡文迪許而言，實在太重要了。

  此刻，他正在大組會上分享這篇震驚學界的論文。

  房間內除了盧瑟福的學生和助手們，就連福勒和狄拉克也過來了。

  福勒很快就要成為盧瑟福的女婿，自然經常往實驗室跑。

  而狄拉克則是主動請求來實驗室。

  雖然他現在正備戰第二屆物理奧賽，但閒暇時間也是有的。

  有機會來到劍橋這所夢寐以求的大學，他無比珍惜這個機會。

  更何況，盧瑟福乃是物理學界的超級大佬。

  能夠參加對方的組會，即便只是旁聽，也足以獲益匪淺了。

  於是他就和福勒坐在一起，位於房間內的角落。

  盧瑟福剛剛解讀完論文的內容，忽然來了一句：

  「哎，我突然覺得有點可惜。」

  這讓底下的學生們都面面相覷。

  您老可惜什麼啊？

  盧瑟福笑著說道：

  「核聚變這個概念，其實差點就被我首先提出來了。」

  嘩！

  所有人皆是一驚！

  他們沒想到還有這樣的事情。

  難道盧瑟福教授也在研究核聚變？

  看著眾人吃驚的表情，盧瑟福繼續說道：

  「我在發現質子的實驗中，其實已經出現核聚變的現象了。」

  「N核首先跟α粒子結合，這個過程其實就是核聚變的過程。」

  「只是可惜，我是個實驗物理學家，關注的是實驗本身的現象。」

  「反倒疏於了對於其本質的思考。」

  「而布魯斯教授這樣的理論物理學家，很喜歡且擅長從理論的高度思考問題。」

  「這就是理論物理學家和實驗物理學家的最大區別。」

  「不過，我現在嚴重懷疑。」

  「布魯斯教授的核聚變概念，就是從我們卡文迪許偷師學去的。」

  「所以接下來，我要經常組織你們，去參觀量子研究所。」

  「爭取讓布魯斯教授返還一點利息。」

  眾人聽後，全都跟著笑了。

  恐怕只有盧瑟福教授，才有資格開這種玩笑。

  他們沒有懷疑盧瑟福教授的話，對方距離提出核聚變確實就差那臨門一腳。

  但是就是如此微小的差距，卻需要靈光一現。

  科學史上，這樣的情況還真不少。

  玩笑過後，盧瑟福接著問道：

  「你們對於這篇論文有什麼看法或者問題嗎？」

  「不要害怕，大膽提出來。」

  「我們卡文迪許作為原子研究的權威，要永遠走在最前面！」

  這時，查德威克問道：

  「教授，我有一個疑問。」

  「既然之前您的實驗中，N核已經和α粒子發生核聚變了。」

  「這說明，核聚變並不一定需要極高的溫度和壓力。」

  「放射性物質產生的射線，就足以轟擊原子核，產生聚變了。」

  「那布魯斯教授提出的核聚變，為何需要這麼嚴苛的條件呢？」

  眾人聞言，皆是一愣。

  這個角度很是新奇，但卻非常有意思。

  「對啊，這豈不是說可以實現常溫核聚變？」

  「上帝啊！那也太不可思議了！」

  盧瑟福聞言，讚許地看了看查德威克。

  不過，眾人的想法註定要落空了。

  他解釋道：

  「這就是宏觀和微觀的區別了。」

  「你們應該知道，一摩爾物質中，含有的基本單元數是6.02×10個。」

  「也就是說，一摩爾的氮氣，雖然它的質量只有28g，體積大約在22L。」

  「但是卻包含了6.02×10個氮氣分子。」

  「這是一個無法想像的天文數字。」

  「這麼多的氮氣分子在一起，哪怕僅僅只是稍微加熱一下。」

  「可能就會有一兩個分子，因為動能增加而發生碰撞，產生核聚變反應。」

  「但是因為沒有足夠的溫度和壓力，這種反應只是偶然性的，無法持續進行。」

  「且也無法讓其餘的分子跟著一起聚合。」

  「甚至融合後的原子核，可能很快又重新分開了。」

  「一兩個分子級別的核聚變反應，沒有任何意義。」

  「就好像最近化學家們宣稱的點石成金。」

  「如果只是生成一個金原子，那又有什麼意義呢？」

  「宏觀物質的核聚變，才是真正的核聚變。」

  「更不用說恆星那麼大質量的物體了。」

  「如果想讓核聚變一直進行，那就必然需要極高的溫度和壓力。」

  盧瑟福的解釋讓眾人恍然大悟。

  怪不得布魯斯教授首先把核聚變的概念用在恆星上。

  原來還有這樣一層考慮。

  這時，盧瑟福接著說道：

  「而且還有最重要的一點。」

  「那就是我用射線轟擊原子核的方式，是不可控的。」

  「我們無法定量定準讓某個原子核發生核聚變反應。」

  「要想真正研究原子核的奧秘，一定是需要可控的核反應。」

  「哪怕是僅僅控制一個原子核都行。」

  「在這種情況下，就需要原子核具有非常高的能量，才能確保一定發生核反應。」

  「而不是只能靠微小到可以忽略不計的概率，讓原子核自發反應。」

  「可惜，目前並沒有這樣的儀器或者技術。」

  這時，角落裡的狄拉克眉頭微皺，然後又舒展開來。

  他直接說道：

  「教授，那為什麼不發明一種可以加速微觀粒子的儀器呢？」

  「根據質能方程，只要粒子的速度足夠大，那麼它的質量也會變大。」

  「當粒子速度接近光速時，如果這樣的兩個粒子發生碰撞，其動能轉化成的能量，或許足以啟動核聚變。」

  嘩！

  眾人齊刷刷往後看去。

  大家都知道這個名叫狄拉克的年輕人。

  據說是盧瑟福教授特意把對方帶回劍橋，就是為了物理奧賽突擊培訓的。

  今天一看，果然名不虛傳！

  這個想法非常巧妙！

  盧瑟福聽後，也是一愣。

  很快，他的臉上就露出了笑容。

  「狄拉克，你的提議非常好。」

  「說明你非常具有物理直覺。」

  「我相信，隨著越來越多的人研究核聚變，一定會有人製造出這種儀器的。」

  狄拉克的臉上無悲無喜。

  他知道以盧瑟福教授的實力，說不定早都想到了，只不過沒有說出來而已。

  盧瑟福：沒錯，就是這樣的！

  畢竟這種加速粒子的方法，完全算不上什麼創新。

  給帶電粒子加個電場，就能直接加速了，毫無難度。

  重要的是，要如何加速到接近光速。

  畢竟，低速狀態下的粒子所具有的動能，完全夠不上核聚變。

  這是狄拉克剛剛在稿紙上計算出來的。

  其實在20世紀20年代的中後期，隨著核聚變的概念提出。

  物理學家們就已經開始討論加速帶電粒子的原理了。

  因為只有讓粒子獲得更高的能量，物理學家才能製造「可控」的核反應。

  從而研究微觀粒子的各種性質。

  到了30年代早期，就有了靜電、直線等類型的加速器概念和原型。

  最後，回旋加速器橫空出世，瞬間就成為了研究核物理的主要儀器。

  接下來，眾人又陸續討論了核聚變的各種問題。

  最後，盧瑟福興奮地說道：

  「1896年，貝克勒爾教授發現元素具有放射性，這可以算作是核物理學的開端。」

  「此後，居里夫婦還有我，以及其他物理學家們，對放射性展開了深入的研究。」

  「然而，這些研究都沒有深入到原子核的領域。」

  「直到布魯斯教授發現原子核，提出行星模型，核物理學才進入全新的階段。」

  「接下來就是質子的發現，質子-中子模型的提出。」

  「直到核聚變概念的提出，我們第一次認識到，原子核之間的相互作用。」

  「從此以後，利用射線轟擊原子核，將成為研究核反應的主要手段。」

  「而核反應也會成為未來原子核研究的主流。」

  「布魯斯教授的這篇論文，從某種程度上來說，讓核物理學邁入了新時代！」

  轟！

  所有人皆是滿臉震撼！

  對於盧瑟福這樣的物理大佬而言，他看待核聚變概念的角度與其他人有很大不同。

  他不會像化學家那樣，考慮去合成什麼新的元素。

  因為那對於物理學而言，沒什麼意義。

  難道造出的新元素，就不符合量子論的規律了嗎？

  只不過是在元素周期表中添加一員而已。

  同樣，他也不會像天文學家那樣，驚嘆於人造太陽的恐怖天威。

  因為這與其說是物理問題，倒不如說是工程問題。

  人類無論如何，也不可能造出和天上的那輪太陽，一模一樣的天體。

  而且恆星能源、結構及演化，說到底，都是在物理學這個大框架內。

  這些和原子學一樣，都只是一個特定的研究方向。

  但是，這些不代表核聚變對於物理學就不重要了。

  相反，它非常重要，至關重要。

  因為它讓物理學家們認識到，質子和中子，遠不是兩個獨立的微觀粒子可以解釋的。

  在核聚變的論文中，質子和中子被融合在一起的過程是什麼樣的。

  它們之間的相互作用是什麼樣的？

  這些才是物理學家最關注的內容。

  也是最本質的問題。

  恆星核聚變和人造元素的基礎，都是原子核模型。

  盧瑟福猜的不錯，核聚變已經涉及到原子核中的力了。

  那就是強力和弱力。

  其中核聚變和強力相關，而核裂變則和強力弱力都相關。

  而這些內容，很快將在第三屆布魯斯會議上，再次震撼物理學界！

  查德威克聽完盧瑟福的總結，內心熱血沸騰。

  「布魯斯教授足以稱得上是核物理之父了！」

  (本章完)