电视剧《功勋》中提到的反应截面是啥( 二 )


设想每个原子核提供一个截面σ , 凡是落入这个范围的入射粒子就和靶核发生反应 , 单位时间共发生了△n个反应 , 则显然反应几率为:
电视剧《功勋》中提到的反应截面是啥
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对方程进行处理之后得到:
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然而上边这只是数学计算的结果 , 里边很多假设的数据很难直接得到 , 在实际情况下很多数据是间接获得的 , 如单位时间、单位面积的入射粒子数量 , 也就是束流强度I这个值 , 它一般用探测器如法拉第筒测量接收到的某种粒子引起的电流或电荷量间接得出 。
通过计算公式也可以看出来 , 反应截面更简单的理解是:入射粒子和靶上一个靶核发生反应的几率 , 确切的说其单位应该是:cm^2/粒子 。
也许你会问 , 为什么不直接用发生核反应的数量与入射粒子数的比值来描述发生核反应的概率?这是因为不同的靶核密度 , 必然会产生不同的核反应数量 , 而刨除这个影响因素 , 换算成反应截面 , 则成为了一个世界范围通用的数值了 。
电视剧《功勋》中提到的反应截面是啥
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聚变概念图|来源:img2.baidu.com
再反过头来看反应截面的意义 。 因为这是氢弹专场 , 就拿核聚变来举例 。 虽然聚变很牛 , 但也逃脱不出能量守恒、动量守恒两大基础定律 。 当氘转角撞上氚聚变 , 氘氚这俩核子消失了、变出来了中子和氦原子核 。
这个反应产生的能量很大很大 , 当然也是因为损失了一部分质量 。 当一个氘和一个氚聚变会产生17.6MeV的能量 , 这些能量会被分给变出来的两个粒子 , 质量越小的粒子越受宠 , 分到的能量越大 。 最后 , 14.1MeV给了中子 , 占了大头 , 那3.5MeV给了氦原子核 。 多说一句:氦核也被称为阿尔法粒子 。
如此看来 , 通过核聚变反应产生的能量更多 , 反应过程也更加复杂 , 反应截面的大小对于氢弹的研制也至关重要 。 而在氢弹的研究过程中 , 于敏通过理论计算 , 就排除了错误的反应截面数据 , 不仅节省了氢弹研究的时间 , 也为祖国减少了大量不必要的开支 。
那个年代 , 他们的科研条件是简陋的 , 他只有一张书桌 , 一把计算尺 , 一块黑板;但是 , 他们的心是火热的 , 因为他们知道 , 只有国强了 , 家才能更暖 。
最后的于敏 , 是不负众望的 , 因为他用光一般的速度 , 提出了从氢弹的原理到构形基本完整的设想 。 而最后的荣光 , 是震惊世界的 , 因为它是由我国科学家自主研发出来的氢弹构型——“于敏构型” 。
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原子弹采用裂变 , U的威力|来源:www.lovfp.com
功夫不负有心人 , 在1967年6月17日 , 随着一声巨响 , 沉寂的戈壁大漠上空升起了火红的太阳 。 从原子弹到氢弹 , 从铀的裂变到聚变 , 从2万多吨到300多万吨TNT的爆炸当量、从1964年10月16日到1967年6月17日 , 按照突破原理试验的时间来比较——美国人用了七年零三个月 , 英国四年零三个月 , 法国八年零六个月 , 前苏联四年零三个月 , 而中国 , 只用了两年零八个月!
参考文献:
[1]http://www.kepu365.com/ren/gs/201010/64417.html
[2]https://www.zhihu.com/question/37336015/answer/866294390
[3]吕文娟,吴斌兵,刘士炜,段皓,刘杰.超强激光场中氘氚核聚变截面研究进展[J/OL].计算物理:1-17
[4]罗均华.14MeV中子引起的核反应截面及系统学研究[D].兰州大学,2008.