No.23《从一到无穷大》-原子弹到底是怎样造出来的

《从一到无穷大》是美国作家乔治.伽莫夫的作品，介绍了现代科学中时间和空间、微观世界、宏观宇宙中很多有趣的现象。特别是原子弹到底是怎样造出来的？这个问题很有意思，简单的和大家介绍一下。

世界上所有的物质都是由原子组成的，原子又由原子核和电子组成。原子弹的巨大能量就隐藏在原子核中，所以又叫核弹。

原子核又是由中子和质子结合组成，其中质子带有正电负荷，同性会互相排斥，中子是电中性的，不带电荷，互相排斥的质子和中性的中子要聚集在一起形成稳定的原子核，这就需要巨大的一种内聚力，这种内聚力非常巨大，这就是我们经常说的“核能”。一旦两个原子核发生接触，它们总是倾向于合为一体（聚变），如果原子核在足够强的外力作用下，分裂成两个或者多个部件，就是裂变，聚变或者裂变时都会释放出巨大的核能，但原子核是稳定的，要想它产生聚变或者裂变，需要足够强的外力，这个外力到底要多大呢？我们举个例子，比如平常我们让物体燃烧发生化学反应只要几百度温度就可以，而要原子核产生聚变或者裂变就需要几百万度的温度。所以制造原子弹的关键就是到哪里去找这么大的外力来点燃原子核呢？科学家们在自然界就找到了这把“火”—元素铀235。

我们从小就学过元素周期表，根据相对原子量从小到大排列，氢、氦、锂、铍……世界上已经发现118种元素，任何一种元素都是由不同的原子核加不同数量的电子所构成，而这些元素组合就构成世界万物。原子量越大的元素，原子核会越不稳定，会自发释放出射线而分裂成小的部件，射线就是大小不等的原子核、质子、中子和电子流，元素周期表中原子量大的元素都带有放射性，其中的元素铀235有这样的特性，它放射的中子流较多，如果这些中子放射出来打击到另外一个铀235原子核，就能够导致更多的中子被放射出来，足够多的铀235在一起，就会像多米洛骨牌倒塌那样，铀235原子核相互放射中子打击释放出更多的中子，产生铀235原子核裂变，巨大的原子核能释放出来，原子弹就爆炸了。庆幸的是自然界中的铀235很少，分布在各种物质中，释放的核能不足以引发爆炸。我们要想制造原子弹，必须从物质中提取足够量的铀235，想引爆时，只要把它们放在一起就可以了。

同样相反的过程，将比较小原子量的元素原子核融合形成一个更重的原子核，这就是核聚变，这个过程也会释放出巨大的能量，太阳的能量就来自这样的聚变过程，太阳内部的氢原子核发生激烈碰撞融合成更重的氦原子核，为我们提供了用之不尽的太阳能，人类也造出了氢弹，氢弹内的核聚变反应是由一颗裂变的原子弹引发的。现在你变成一个核专家了吗？