第1290節
徐云眨了眨眼: “卡殼了?陸主任,我記得您計算的是六因子公式的優化吧?” 陸光達點了點頭: “沒錯?!?/br> 會百度的同學應該都知道。 u235每次裂變大約釋放192.5mev,釋放的能量來自質量虧損,數值可以通過老愛的質能方程進行計算。 而u235裂變又有自發裂變和誘發裂變兩種,自發裂變有半衰期,誘發裂變則是要外部提供中子。 如果滿足一定條件,u235就能自給自足——這就是所謂的臨界和超臨界概念。 反應堆就是要維持臨界,而核彈就是要盡可能超臨界。 而具體的數值計算就是四因子或者六因子公式,也就是燃料增殖比、中子增殖比、中子繁殖比、中子利用率、中子損失因子和燃耗率。 這同樣是個非常復雜的問題,否則陸光達也不會親自負責計算了。 六因子公式徐云當年在選修課上倒是了解過一些,雖然不能說多熟悉,但至少也算是看得懂的范疇。 于是他便伸過腦袋朝紙上看了幾眼,但很快便微微一怔: “咦?陸主任,您這不是沒啥問題嗎?” 只見此時陸光達面前的算紙上正寫著一系列公式,其思路儼然自稱一派,離最后的結果只剩下一些推導過程而言。 這些推導過程雖然有點復雜,但在思路確定的情況下對陸光達而言,那簡直和小學數學無異了。 “嗨,誰說是六因子公式的問題了?是我在優化過程中想到了其他一些事兒?!?/br> 徐云哦(第二聲)了一下: “哦?您說說看?” 陸光達連忙將身邊的椅子拉開,讓徐云有足夠的區域放置輪椅,同時解釋道: “你看這里,就是中子增殖比這塊?!?/br> “咱們在原子彈爆炸的時候不是會發生中子俘獲嘛,聚變期間大概可以發生……三次?!?/br> “所以我就在想啊,如果咱們能合成一種核素,并且讓中子俘獲能夠完全發生下去……那么它會發生什么?” 徐云頓時一怔。 而陸光達卻仿佛來了興致,只見他飛快的抽來了一張全新的算紙: “比如說u235的質子數是92,中子數是143,u236中子數則是144……最多可以捕獲到146?!?/br> “如果我們有技術讓它繼續捕獲中子呢?比如說捕獲到160、180甚至200?” “延森不是在48年的時候提出了幻數概念嗎?我個人認為如果從這個角度出發,這種新核素或許會具備某些極其獨特的穩定態?!?/br> “當然了,這只是我個人的猜想,畢竟庫侖勢壘是個大問題……” 或許是陸光達太過投入的緣故,他并沒有注意到此時徐云的表情已經變得有些呆滯了起來。 wtf…… 陸光達居然想到了這一重? 初中化學老師沒被氣死的同學應該都知道。 質子數比103更大的元素稱為超重元素,超重元素極其不穩定,半衰期一般最長的不過幾分鐘,最短的只有數毫秒甚至數微秒。 但這并不是絕對。 1963年諾貝爾獎得主瑪麗亞·梅耶在阿貢國家實驗室工作的時候發現,高豐度同位素的核子數有規律性: 核子數為2、8、20、28、50、82、126的原子核特別穩定。 于是她便將這些數字取名為幻數,也就是magiumber。 后來延森在假設有強自旋軌道耦合的情況下,成功地解釋了幻數的存在,提出幻數的存在反映了原子核具有殼層結構: 當原子核中存在幻數時,核子充滿了某個能級,沒有核子向更高的能級躍遷,因此這些原子核相當穩定。 如果以核內的中子數為橫坐標,質子數為縱坐標,把所有穩定的和放射性的核素標在核素圖上,那么便可以清楚地看出,自然界中已知的原子核都沿著β穩定線分布的、在以中子數和質子數為坐標所構成的平面內形成一個連續分布的半島。 而幻數為2、8、20、28、50、82、126,恰好都在這個半島的頂點。 最終在這個理論基礎上,物理學界出現一個赫赫有名的理論……或者說猜想: 倘若存在一個原子核是中子數和質子數填滿閉殼的雙幻核物質,那么它的核豈不是會穩定到可以承載一個耳根都不會坍塌? 這個理論便是赫赫有名的穩定島猜想。 在徐云穿越來的后世。 比較公認的穩定島核素是z=114,n=184的核素,也就是所謂的114號元素。 不過那時化學界只合成到了118號元素og,119號元素uue還在合成中。 當然了。 看到這里,可能會有同學奇怪: 不對啊,118大于114,也就是114號核素已經合成了,那為啥說穩定島還是猜想呢? 原因很簡單,別忘了后頭的那個n……也就是中子數。 光一個z是不夠的,必須要z+n=298才行。 到目前為止。 科學家們已經得到了七種114號元素钅夫的同位素,原子量最小的是284,最大的是290——而穩定島預言的原子量是298。 因此這理論距離被證實還是有段距離的。 但是…… 一旦z=114,n=184這個核素真的被發現且被證實符合穩定島理論,那么樂子可就大了。 且不說這種新核素對于物理化學模型的影響,光是它的應用之一就足以令人心跳加速——它的壽命長達1049年,這是一種可以適用于可控核聚變的核素…… 雖然這只是理論方向之一,誰都沒法知曉它是真是假,但不可否認它的研究價值還是很高的。 退一萬步說。 就算不考慮可控核聚變,穩定島理論對于微觀粒子的認知也有著很大幫助。 如今兔子們已經有了串列式靜電加速器,缺的其實就是一些理論。 就像你手上有了大量的現代化武器,看似可以f2a上去,但實際上如果能有一套或者多套正確的戰術體系,戰場上的效果顯然會更高。 于是徐云想了想,對陸光達問道: “陸主任,您了解殼式模型嗎?” 陸光達轉動了兩下鋼筆: “殼式模型……就是那個梅耶和魏格納提出來的原子核模型?” 徐云點了點頭: “沒錯,就是那個模型——梅耶還是幻數概念的提出者?!?/br> 殼式模型。 這是1949年的時候由梅耶和魏格納、簡森一起提出來的一種原子核模型,后來他們還因此獲得了1963年的諾貝爾獎。 這個模型指出和原子里的電子類似,原子核里也有很多的殼層。 對應不同能級,質子和中子位于不同的殼層上運動,還來回“躍遷”,并且它們也滿足泡利不相容原理。 惰性氣體之所以化學性質穩定,是因為它的最外層被電子充滿,因此具有更大的穩定性——同理,原子核里的殼層被質子、中子填滿時,也將擁有較大的穩定性。 殼式模型更好的解釋了一些核素的穩定性,還可以更好的預測或解釋原子核基態的自旋和宇稱。 以氧17為例。 8個質子填滿3個質子殼層,8個中子填滿3個中子殼層,還多出來1個中子。 也就是內部滿殼層的總角動量為0,8個質子和8個中子的總宇稱為+1。 這意味著氧17原子核的自旋和它的宇稱,完全由第9個中子的自旋決定。 隨后徐云在紙上畫了個簡單的圖示,說道: “陸主任,目前殼式模型已經被證明了它的準確性,如果將這個模型引入您的想法……您說會發生什么情況?” 這一次。 陸光達思考了比較長的時間,方才斟酌著說道: “質子和中子必須遵守泡利不相容原理,同時質子之間的電磁斥力被強相互作用力抵消,半經典結合能公式成立?!?/br> “也就是如果庫倫勢壘能被突破,那么應該可以反饋在原子核磁矩的變化上——最少是部分變化?” 啪! 徐云笑著打了個響指: “賓果!” 按照殼式模型的思路,一顆原子的內層可視為球形。 而外部價空間的核子則高高隆起,就好像一座高聳的冰山繞著一個大水球高速旋轉。 由于質子帶正電,這座“冰山”還將帶起一股股電流“潮汐”。 因此冰山量級越大,那么潮汐的能級也將隨之變大。 這部分變化的能級其實就是陸光達猶疑的庫倫勢壘,也就是原子核磁矩的一部分。 在宏觀……或者說數據層面,這個變化的數值便是…… 電四極矩。 在如今基地用于串列式加速器的情況下,想要驗證這個變化還是很簡單的。 畢竟后世102號以后的核素,大多數都是在加速器內部合成成功的。 想通了這點后,陸光達的臉色頓時變得欣喜了不少。