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    一公斤中子的威力有多大?質(zhì)子、電子呢?

    2017/10/31 15:08:30

    1935年諾貝爾物理學(xué)獎授予英國利物浦大學(xué)的查德威克(SirJames Chadwick,1891——1974),以表彰他發(fā)現(xiàn)了中子。中子的發(fā)現(xiàn)像一把鑰匙,打開了原子核的大門。
    中子是個神秘的家伙,人類認識它晚于電子和質(zhì)子,直到1932年才被識破真容。
    中子的質(zhì)量重于質(zhì)子,也重于質(zhì)子和電子的總和;鞠喈斢1個質(zhì)子和2.524個電子的質(zhì)量之和:標準質(zhì)量1.67492747x10-27kg。

    ▲原子核組成
    中子不帶電的特性,完全可以在凝聚態(tài)物質(zhì)世界里橫沖直闖。真要給你1kg中子,真還發(fā)愁找不到合適的容器,無論多么厚實,它都可以穿墻而過。這還不打緊,更要命的是,就算它懶洋洋地在物體里悠閑散步,那也可能是不得了的滾地雷,與其他物質(zhì)的核就算碰瓷,那也驚天動地:釋放至少2MeV以上的能量,再翻兩番也不奇怪。
      例 如:
    n(常溫0.025eV)+ 10B(靜止) ➛ 7Li*(0.84MeV)+ 4He(1.47MeV)+ 0.48MeV(γ光子)
    要知道2個氫原子與1個氧原子劇烈燃燒反應(yīng)才釋放不到3eV的能量,可想而知,中子到處晃蕩該有多危險:鬧出的動靜比普通化學(xué)燃燒大出一百萬倍!如此巨大能量,破壞力極其強大。當然,善用中子也能造福人類。例如上述中子與硼的反應(yīng),介入治療用于行刺點殺癌細胞,或可救人一命。

    ▲硼中子俘獲治療原理
    好在造物主體恤蒼生不易,從原子核中解放出來的自由中子,沒有讓它自由自在的好日子太長,就給它戴上緊箍咒:大約15分鐘左右發(fā)生β衰變,變成帶電的質(zhì)子,并高速射出一枚電子和一枚反電子中微子。多出的相當于1.524個電子質(zhì)量的等價能量0.779MeV,就在電子動能,以及中微子之間分配了。相當一部分能量被中微子帶到無法想象和預(yù)測的天涯海角。

    ▲一個中子會轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋質(zhì)子、一個電子和一個反電中微子
    新生質(zhì)子,再從原子大街上撿一個“喝醉酒”的電子,就大大方方蛻變?yōu)闅湓,從此無法隨心所欲闖蕩江湖了。運氣好的話,質(zhì)子不用撿醉電子,而是逮到同出于中子的“原配”電子,只可惜此機會只有百萬分之四,此時大部分衰變能量被中微子偷走,原配電子腳軟,只好依了原配質(zhì)子哥哥!
    你要喜歡這種浪漫,送你1kg中子如何?那可不得了?峙氯袊陌l(fā)電站的總功率,都比不上這一袋子中子的威力!不信?我證明給你看。
    一個中子的功率= 0.779MeV(衰變能量)/881.5s(平均衰變時間) =1.4228x10-16W(瓦特)。
    1kg含有1kg/1.67492747x10-27kg = 5.97x1026個中子,乘以單個中子功率,得到總功率= 8.5x1010W = 85000MW。這8萬5千兆瓦的功率,是不是與中國電站的總功率有的一比?
    這么威猛的東東,原子彈也要甘拜下風(fēng),怪不得某些超級大國要搞中子彈了。

    ▲中子彈爆炸場面
    天體物理學(xué)預(yù)測了中子星的存在,但強大引力作用,使得內(nèi)部的中子臉貼臉擠在一起,根本沒機會衰變成質(zhì)子電子,故而再多的潛在能量也白搭。
    中子星的比重大得說出來嚇暈?zāi)悖?茶匙的中子比整座喜馬拉雅山還重!或者說一個籃球那樣大的中子球,比整個地球還重!
    大量中子是很難靠人工生產(chǎn)獲得的。搞科研弄它幾顆還是有辦法的。美國幾年前剛建成大型中子散裂制造中心,占地好幾個足球場那么大,中子產(chǎn)量也還是低的可憐。位于廣東省東莞市的大型中子散裂源也于不久前首次打靶成功,獲得中子束流!

    ▲中國散裂中子源
    相對來說,搞1kg質(zhì)子或電子,就沒那么難了,也沒有太大危險。例如:將1kg氫氣,高溫加熱成等離子體,再用靜電場分離出你要的1kg質(zhì)子應(yīng)該不是太難的。
    也可將大量的具有熱電子發(fā)射能力的材料,封裝于體積足夠大的真空管里。加熱該材料后,大量電子氣就會彌漫而出。只要你有大地方存放,弄出1kg電子氣還是有可能實現(xiàn)的。
    本網(wǎng)名博劉全慧教授,不是經(jīng)常研究電子氣的量子熱力學(xué)問題嗎?給他1kg電子氣,定會讓他高興得3天睡不著覺,呵呵!
    微觀世界也是蠻哲理的,與宏觀世界何曾相似:中庸之道就相當于中子,它是中國幾千年文化的精髓之一。大中華能立于世界強國之林,不正是中庸之道巨大威力的體現(xiàn)?縱觀世界,走極端的民族國家似乎都不咋地。
    原標題:一公斤中子的威力有多大?質(zhì)子、電子呢?

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