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在第一颗原子弹爆炸之前,物理学家担心核爆会点燃大气层

科学探索万象经验2023-09-15

1945年7月16日,在美国进行世界上首次原子弹测试之前,物理学家恩里科·费米和奥本海默正在打赌,大气层是否会被核弹烧毁。他当时可能是在开玩笑,但世界上许多顶尖科学家都曾思考过这个问题,以确保世界不会被第一次原子爆炸意外摧毁。

故事开始于第一颗核弹爆炸前几年,参与曼哈顿计划的物理学家爱德华·泰勒说,如果核弹在空中爆炸,空气会发生什么?他们担心的是,核爆炸的强度可能会如此强烈,以至于它会将空气中的原子融合在一起。而这种聚变将释放出能量,从而使周围的其他原子也发生聚变。 由此产生的链式反应会扩散到地球上的所有空气,最终把地球给摧毁。

物理学家们设想了两种可能性,但需要一些计算来解决这个问题。第一种可能性是,当核**爆炸时,它的能量会在一个球体中向外扩展,如果该能量导致发生额外的聚变,那么该球体将变得越来越大,直到它消耗了一切。另一种可能性是,当核爆炸发生时,即使它在周围的空气中产生聚变,但它实际向环境损失的能量多于它获得的能量,因此最终这个球体将无害地消散。

物理学家们发现,大部分聚变能量增益将来自于单一反应。我们现在呼吸的空气中有78%是氮气,与其他大气气体相比,它的稳定性相对较差。两个氮核之间的聚变反应会产生镁、α 粒子和17.7兆电子伏的能量。这能量听起来很小,但这里的危险在于,空气中氮的含量非常丰富,如果所有这些原子核都经历了相同的聚变反应,那么释放出的能量将是非常巨大的。