第670章 元素周期表尽头!超铀元素!惊世骇
第670章 元素周期表尽头!超铀元素!惊世骇俗!理论之矛盾!铀与钚!会议室内。
费米的话引起了所有大佬们的好奇。
中子轰击法和慢中子法,直接奠定了费米实验物理大佬的地位。
但以他的绝世天资,现在竟然透露出一丝紧张。
到底是什么样的实验现象,能让对方如此动容。
“费米发现的东西一定远超中子轰击法本身。”
“或许是他撞击出新的粒子了,就如泡利所预言的中微子一样。”
不少大佬点点头,觉得这个可能性很大。
发现一种新粒子,在实验物理领域绝对是震撼级别的成果。
哪怕是卢瑟福这种站在顶峰的大佬也会兴奋。
伊蕾娜美目涟涟,午休时她才找过费米,甚至还开玩笑让对方把不确定的内容也可以讲出来。
没想到费米还真有。
一时间,伊蕾娜哭笑不得。
“费米该不会是受到我的影响才决定讲的吧。”
“不然的话,他的慢中子法报告已经足够惊艳了。”
人群之中,只有李奇维眸光深邃,他大概知道费米接下来要说的内容了。
他嘴角微微一笑,好像在迎接某个时刻的到来。
“开始吧~”
在众人各自猜测时,费米也已经调整好情绪。
一杯白酒下肚,让他的大脑晕乎乎的,爽的不知天地为何物了。
他开口说道:
“我刚刚说过,我的团队用中子轰击了元素周期表上的所有元素。”
“但是在轰击最后一号元素,即92号元素铀的时候,却发现了神奇的现象。”
“我想,我们可能制造出了超铀元素!”
“即第93号元素。”
轰!
话音刚落,会场内顿时爆发出一阵惊天之呼!
所有人都被震撼的目瞪口呆!
这些大佬们此刻和普通学者一样,失态了。
实在是这个消息太过于劲爆了。
简直能轰动世界!
“上帝啊!”
“超铀元素难道真的存在吗?”
“这太不可思议了!”
“如果费米的发现为真,将直接改写元素周期表!”
卢瑟福作为在场的实验大佬,他最能理解费米所说超铀元素的震撼性。
他甚至忍不住向众人解释道:
“关于92号元素铀之后的超铀元素,一直以来都是化学界的一个未解之谜。”
“有很多人都在寻找,但是目前为止,一无所获。”
“因为按照电子排布规律,第93号元素拥有的核外电子数量无法保持稳定结构。”
“这一点,玻尔你们应该非常清楚。”
玻尔闻言,点点头。
量子力学目前在电子排布领域应用非常广泛。
化学家们已经发现了很多稳定结构,同时也发现了不稳定结构。
如果93号元素存在,则它的核外电子排布后的结构是不稳定的。
“所以,从理论上看,它不可能存在。”
“元素周期表中最多只能到92号元素。”
“这就是铀元素的特殊性。”
“此外,布鲁斯教授提出的核聚变,也是一种制造元素的方法。”
“但是大家普遍认为,只能制造出已知的元素。”
“比如,把两个氢原子核聚变成氦原子核等。”
“不可能把铀原子核聚变成93号乃至94号元素的原子核。”
哗!
卢瑟福的解释让众人恍然大悟。
也就是说,现有的物理和化学理论,都不支持93号超铀元素的存在。
但是现在,费米却说他发现了93号元素,可想而知,这带给众人的惊骇。
卢瑟福连忙说道:
“费米,仔细阐述你的实验结果,不要遗漏任何细节。”
众人都感受到卢瑟福教授的激动。
他们的心里同样激动。
费米很清楚,自己一旦开口,必然会引起可怕的轰动。
但是现在,他已经没有回头路了。
“大家请看。”
“按照刚刚玻尔教授的液滴模型,用中子轰击铀元素后,新生成的核素应该在铀元素附近。”
“然而,我团队中的化学家,在反应产物却并没有发现铀以下的元素。”
“比如91号元素【镤】、90号元素【钍】、89号元素【锕】、88号元素【镭】。”
“所以,我猜测,那说明生成的是92号以后的元素,即超铀元素!”
“至于是93号元素还是94号元素,暂时还不确定,我姑且认为是93号元素。”
哗!
费米的证据虽然算不上直接证据,发现93号元素的本体。
但是他的逻辑推断毫无问题。
既然中子轰击铀元素后,生成的新元素在铀附近,那么只要排除铀之下的元素,剩下的必然就是铀之上的超铀元素。
这个逻辑怎么看都没问题。
换言之,费米发现超铀元素的可能性非常大!
一时间,所有人都呼吸急促。
然而这时,康普顿却问了一个奇怪的问题。
“费米教授,我有个疑惑。”
费米说道:
“请说,康普顿教授。”
康普顿说道:
“用中子轰击铀元素,为什么会生成铀以上的超铀元素呢?”
“比如93号的超铀元素,它的质子数比铀元素的质子数多一个。”
“就算中子被铀原子核捕获,也只是多个中子,变成一种铀元素的同位素而已,怎么会形成超铀元素呢。”
“此外,另一种情况,就是中子从铀原子核上撞下一个小碎片,生成低于铀元素的元素。”
“无论怎么看,也不可能形成超铀元素啊?”
康普顿刚刚一直在想这个问题,死活想不通。
然而,费米却微微一笑。
“康普顿教授,你忘了一个重要的事实。”
“按照布鲁斯教授的理论,中子是可以转变成质子的。”
“当铀原子核捕获一个中子后,这时新的原子核只要发生β衰变,就会有一个中子转变成质子。”
“所以,92号元素就变成了93号元素。”
“而铀元素又是最早发现的天然放射性元素,它非常容易发生α衰变和β衰变。”
“所以,用中子轰击铀元素产生超铀元素在理论上是可行的。”
哗!
康普顿恍然大悟。
“哦!”
“对啊,还有β衰变这个机制!”
“我真是糊涂了。”
“谢谢你,费米教授,怪不得你能发现超铀元素。”
众人会心一笑。
接着,费米又补充道:
“用中子轰击铀元素产生的超铀元素含量非常少。”
“所以,对其性质研究比较困难。”
“但我们还是进行了一些简单的研究。”
“发现新元素的性质和镤、钍等都非常不同。”
“因此,在以上这些条件之下,我才大胆提出超铀元素的猜想。”
“但是,我毕竟没有真正分离和提纯超铀元素,这就是我之前纠结的原因。”
“我担心这可能是一个误会。”
“也许是实验出了什么问题。”
此刻,众人终于理解费米刚刚的表现了。
怪不得这个年轻人那么谨慎。
他没有100%的把握证明这就是超铀元素。
卢瑟福笑着说道:
“费米,不要担心。”
“就算是误会,那也是一个美丽的误会。”
“你的实力早已得到了充分的证明。”
“关于超铀元素的探索,没有人会认为你是想故意显摆。”
大佬们纷纷点头。
费米见状,顿时舒了一口气。
他就害怕别人认为他为了抢先得到荣誉,连基本的科学道德都不要了,没有确定的结果也敢公开发表。
毕竟理论和实验是不同的。
前者可以有很多猜想,后者就不行了,要以数据说话。
此刻,大佬们开始了激烈的讨论。
毫无疑问,费米抛出了一个极具争议的问题。
按照现有的液滴模型、电子排布规律等理论,超铀元素不可能存在。
但是同样按照现有的核聚变、β衰变等理论,超铀元素又是可以存在的。
这就产生了一个矛盾。
93号甚至94号的超铀元素到底能不能存在?
费米的发现真的是超铀元素吗?
谁也不敢拍着胸脯保证。
此刻,哪怕是泡利也不得不承认,费米确实带来一个了不得的消息。
虽然还没有被证实。
但是会议过后,超铀元素绝对会在科学界引起无尽的震撼!
李奇维看着众人的议论,心生感慨。
后世中学生都习以为常的科学常识,却是那个时代最顶尖的一批大佬们用了十多年才搞清楚。
科学的进步就是一部壮阔的史诗。
只有去真正了解每个知识点背后的故事,才能感受那种超越知识本身的精神。
可惜,大部分人都忽略了这点。
截至目前,后世最新的元素周期表上,一共有118号元素。
从95号元素【镅】开始,到118号元素【ào】,一共24个元素,全部都是人造元素。
这里的人造元素定义非常严格。
即:整个宇宙都不存在,通过人工方法制造的元素。
天文学中通过测量光谱就能确定宇宙中存在哪些元素。
所以,人类虽然不能真正穷尽整个宇宙,但是大量的实验证据都表明,天然存在的元素种类有极限。
而镅元素的名称就来源于“america美国”。
因为这个元素是美国核物理学家、化学家西博格及他的团队,在1944年首次人工制造出来的。
可见当时美国佬的科技野心!
虽然镅元素不是第一个人工合成的元素,但它却是自然界第一个真正的人造元素,意义非凡。
到这里,可能有人疑问了。
“不对啊,作者,刚刚不是说93号元素和94号元素也是超铀元素,是人工制造的吗?”
“怎么人造元素是从95号元素开始?”
是这样的。
在费米提出超铀元素的时代,人类已知的元素就只到92号铀。
所以,93号和94号元素就被认为不是天然存在的,只能人工合成。
但是随着核物理学的进一步发展,物理学家发现,93号元素【镎】和94号元素【钚】在铀矿石中是能够天然存在的。
答案就在于铀元素本身会发生各种β衰变,所以有机会生成少量的镎和钚。
因此,镎和钚就被划为了天然元素一类。
换言之,科学家是先人工合成了93和94号元素,然后又在自然界找到了它们。
有些文章中称“自然界一共有92号元素”,就是把镎和钚排除在外了。
但是核反应本身也是宇宙自然的一部分,所有这种排除没有道理。
目前公认说法就是:自然界天然存在的元素有94种,人造元素24种。
94号钚元素是极其重要的一个元素。
原子弹的核心裂变材料有两种:铀235和钚239。
1945年,美国一共制造了3颗原子弹。
其中一颗用于实验,两颗用于实战。
用于实验的那颗原子弹,使用的裂变材料就是钚239。
因为当时的铀235实在太珍贵了。
铀元素一共有三种同位素:铀234、铀235、铀238。
从铀矿石中提取的铀元素里,铀235的含量只有低的可怜的0.72%,99.275%的都是铀238。
所以,每一克的铀235都极度珍贵。
而当时,有人已经发明了利用铀238制造钚239的技术。
且钚同样能发生核裂变反应。
所以,科学家就制造了钚原子弹来测试数据。
这时,可能有人好奇了:
“既然钚这么容易制造,为什么后面不全部制造钚原子弹呢?”
这是因为钚的自发裂变率实在太高了。
说白了,就是不好控制,太容易跟中子反应了,导致很容易自爆。
试想一下,你开着飞机刚飞到半路,运载的钚原子弹突然自己爆炸了是什么感觉。
而铀235虽然原料极为难得,但是它的稳定性非常高,可控核反应堆就是例子。
所以,做实验积累数据可以使用钚,但是武器级原子弹就必须使用铀。
当然,随着后来技术成熟,钚原子弹也能很稳定,而且它的临界质量只有铀的三分之一,非常适合制作武器。
比如著名的“小男孩”包含了64kg的铀,但是其中只有1kg的铀参与了核裂变。
而真正转换成能量的铀更是只有不到1g。
但如果换成钚,只需要4kg,就能达到同样的效果。
然而,不管钚有多么好,在人类的核历史上,铀元素始终占据着最重要的位置。
它的裂变正式开启了影响深远的核能时代。
而此刻,费米提出的“超铀元素”就是一个开始。
从超铀元素到铀核裂变的发现,也是一段荡气回肠的故事。
这期间,充满了各种曲折和意外,令人不胜唏嘘。
(本章完)