当前位置: 首页 > 期刊 > 《百科知识》 > 2015年第17期
编号:12716308
纳粹德国为何没能造出核弹?(1)
http://www.100md.com 2015年9月1日 《百科知识》 2015年第17期
纳粹德国为何没能造出核弹?

     20世纪30年代,纳粹上台不久便开始积极备战,意在吞并欧洲,称霸世界。纳粹上台后,许多犹太裔科学家被迫离开欧洲,而且纳粹的势力扩张到哪里,哪里的犹太裔人士就不得不离开,否则就要受到迫害。这样的情况迫使爱因斯坦、马克斯·玻恩、尼耳斯·玻尔、厄耳文·薛定谔和恩里科·费米等科学大家先后离开了欧洲大陆。对于这样的情况,法国物理学家保罗·郎之万曾惋惜地叹道:“这是一个重要事件,其重要程度就如同把梵蒂冈从罗马搬到新大陆去一样。‘当代物理学之父’迁到了美国,现在美国就成了物理学的中心了。”

    科学中心所处的国家和地区都曾是“群星灿烂”。科学中心的转移对于整个欧洲来说,损失是不可估量的。

    核裂变的“偶然”发现

    20世纪30年代初,欧洲的科研实力还很强大,特别是在中子发现之后,人们不仅对原子的结构有了深入的认识,而且科学家还拥有了一个“利器”——借助中子分析物质的结构。莉斯·迈特纳与奥托·哈恩
, 百拇医药
    意大利物理学家恩里科·费米也像许多科学家一样,认识到利用中子作为“炮弹”轰击原子核可能会产生(人工放射性的)新元素。1934年3月,费米小组按照原子序数的顺序轰击了当时已发现的所有核素,并发现了一系列具有放射性的元素。当用中子轰击当时所知的最重的元素——铀时,得到了放射性产物。他们发现这种放射性产物不属于从铅到铀的那些重元素,和用中子轰击其他重元素的结果不一样。这实际上是中子轰击重原子核产生核裂变的最早证据。然而,费米小组的研究人员并没有想到中子轰击重核会使后者分裂成几块碎片。

    当时,与费米小组的研究方向一致的还有位于德国柏林的莉斯·迈特纳和奥托·哈恩的小组。奥地利女物理学家莉斯·迈特纳一直密切关注费米小组的研究进展,她与哈恩也开始寻找“超铀元素”。1938年7月,为躲避德国纳粹的迫

    害,身为犹太人的迈特纳不得不逃离德国,来到了瑞典。3个月后,哈恩写信给迈特纳,告诉她在实验产物中发现了第88号元素镭。但是,迈特纳不相信产物中会有镭,她在回信中告诫他们要仔细分析实验产物。哈恩和助手对实验产物重新进行了检验,确定为第56号元素钡。哈恩对此更加大惑不解,为什么在产物中会含有钡呢?
, 百拇医药
    1938年12月,哈恩写信给迈特纳,详细介绍了实验的细节。此时,圣诞节临近,迈特纳的侄子弗里施从丹麦赶到瑞典看望她。弗里施看到了哈恩的来信,二人对这个问题进行深入探讨,他们联想到尼耳斯·玻尔的“液滴模型”:如果原子核被看成一个带电液滴,核子由于核力被束缚在一起,重核中质子间的库仑力几乎可与核力相抗衡,因此俘获中子后的铀核是不稳定的,会分裂成两块大致相等的核。迈特纳指出,除了第56号元素钡外,还应有第36号元素氪。迈特纳还根据爱因斯坦的质能方程,利用核分裂前后的质量亏损计算出了该反应释放出的能量约为200电子伏。迈特纳和弗里施从物理理论的角度对实验结果给出了较为合理的解释。弗里施回到丹麦后迅速开展实验工作,最终观测到了核反应过程中所释放出的巨大能量,为他们的理论解释提供了有力的证据。

    由于中子轰击铀核发生分裂的过程同生物学中的细胞分裂非常相似,弗里施将这一新型核反应过程形象地称为“核裂变”。核裂变现象的发现标志着原子能时代的到来,为人类利用核能开辟了道路,是科学发展史上的一个重要里程碑。
, 百拇医药
    核裂变发现的重要性表现在:在原子核中存在大量的能量——原子核能。不过在20世纪30年代,人们对此尚没有足够的认识,甚至包括爱因斯坦、玻尔、卢瑟福等著名科学家都否认了人类能利用核能的可能性。这种“预言”或“断言”都稍许推迟了人们利用核能的时间,甚至挫伤了一些人获取核能的信心。另一方面,核裂变现象的发现表明,德国的科研实力不可小觑,而这种实力对增强法西斯的力量也会产生巨大作用。

    纳粹的野心

    德国科学家是全世界最早开始研制原子弹的,但他们未能获得成功。在第二次世界大战爆发后,德国作战部就加强了核裂变的研究。作战部的库尔特·迪布纳请来理论物理学家埃里奇·巴奇,组织召开了两次秘密会议,邀请了海森堡、哈恩和哈特克等科学家参加。他们共同拟定了研制核武器的方案。在具体的工作中,由海森堡负责理论研究工作,巴奇负责测量氘(氢的同位素)的核反应截面(以确定重水可否作为减速剂以及它的效用),哈特克负责同位素分离的工作。作战部还接手了1937年成立的威廉物理研究院,并负责提供研究费用。
, 百拇医药
    大约与此同时,德国多所大学的物理学家纷纷给德国教育部写信,指出核能的重大应用价值。由此可见,当时已有许多物理学家意识到核能的价值。应该说,德国的核物理研究开局不错,但是,这种“不错”对世界和平无疑是灾难性的。

    不能让德国人获得重水

    重水是20世纪30年代末才发现的一种新型特异水。在20世纪40年代初的核研究中,人们认识到,可用石墨和重水作为反应堆中的减速剂。费米在芝加哥大学建造的核反应堆使用的是石墨,但是德国科学家喜欢使用重水。当时,哈特克估计,生产1吨重水要消耗10万吨煤。当时正值二战,这样的核反应堆代价太高了。不过,如果必须采用重水,可向北欧的挪威进口。当时世界上唯一生产重水的工厂位于挪威的尤里坎地区。

    德国政府派出德国著名的化工企业——法本联合公司的代表,与挪威的重水工厂商谈购买重水事宜。当时工厂只有50加仑(约189升)重水,这位德国的代表愿意出价12万美元;同时还提出一个计划,此后每月还要购入若干

    重水。但挪威人要求德国人说明这些重水的用途,德国人并不愿意讲出来,而倔强的挪威人坚决不卖,也不接受以后的订货。, http://www.100md.com(王洪鹏 刘树勇)
1 2下一页