如何测算木乃伊“年龄”？《张朝阳的物理课》谈原子核衰变如何测量考古发现中古物的年

如何测量考古发现中古物的年龄？人为什么不能久住地下室？12月26日12时，《张朝阳的物理课》第十五期开播。搜狐创始人、董事局主席兼CEO张朝阳坐镇搜狐视频直播间，从相对论的质能关系，讲到碳-14的衰变、原子核的结构、核子间的强相互作用，并科普了原子核的衰变过程，如α衰变、β衰变等。最后还介绍了关于衰变的应用实例：土壤中镭的衰变和古物年代测定。
【如何测算木乃伊“年龄”？《张朝阳的物理课》谈原子核衰变】复习物理学经典的质能关系引入“能量阶梯”概念
张朝阳首先复习了经典的质能关系E=mc² 。科学界公认，这个公式在不同能量、不同尺度下都适用，但在一般的物理变化和化学变化中质能转化并不明显，只在核过程中比较明显。随后，他引入了“能量阶梯”的概念，即物理变化、化学变化、核过程，能量量级阶梯式增加。
物理变化中，微观世界的结构没有变化，例如蛋糕切成两半、房间温度提升、挖土盖房等过程；化学变化中，则发生了原子的重组、电子的转移等，化学键断裂或生成，但原子核没有变化，例如纸燃烧成灰烬，吃的东西被消化等。而核过程中，有原子核的变化，其微观能量非常高，经常达到MeV量级，此时，质量能量的转换关系非常明显，例如原子弹的爆炸过程。
（张朝阳论述“能量阶梯”）原子核的稳定性：排斥力和吸引力的博弈
关于核过程，张朝阳补充了原子核的相关知识。原子核由质子和中子构成。原子内部其实相当空旷。如果将原子比作足球场，原子核只相当于苹果大小。原子核虽然小，但原子的质量却主要集中在这里。
中子和质子之间的力是核力。这是一种强相互作用力，其势能与核子之间的距离关系如下：
（张朝阳介绍强相互作用和原子核结构）图中可见，核子之间距离r较短时，是排斥力；当距离达到势能最低点时，处于平衡状态；当距离继续增大，核力又变成吸引力，且强度随距离趋于指数衰减。总之，它表现为一种短程作用力。
（当原子序数达到82以上，稳定核的曲线偏向于更多中子数。）张朝阳介绍到，原子核的稳定是核子互相吸引的强相互作用和库仑排斥力的平衡所维持的。由于强相互作用力是短程力，核子只和邻近的核子有吸引力；但是库仑力是长程力，全部质子之间都有强烈的排斥力。因此，当核数较小时，质子和中子各占一半就能维持平衡；当原子序数达到82以上，则需要更多的中子才能维持核的稳定。
拆解原子弹爆炸过程中子慢化为铀裂变接力产生链式反应
接着，张朝阳介绍原子弹爆炸是利用中子轰击铀-235产生裂变，释放出更多中子去轰击其他铀核，这就是链式反应。此过程会释放巨大的能量。但原子核对于原子，就像“苹果”对“足球场”，中间空荡荡的。中子要准确撞击原子核有一定困难，所以需要“慢中子” 。张朝阳将慢中子比喻成“胖子”——“行动力”慢，才容易撞上。
裂变产生的中子速度很高，需要降低“行动力”才能保证链式反应的持续进行。如何降低中子的“行动力”呢？这就需要中子减速剂——重水。它是制造原子弹的重要材料。讲到这里，张朝阳还介绍了一段历史故事：二战时期，希特勒想要研制原子弹，需要从自然界提取大量原材料用于合成重水，于是把工厂建在挪威山林。美国方面得到情报，连续破坏工厂，迫使希特勒将工厂搬回德国。搬运过程途径山湖，联军特工成功炸毁船只，导致希特勒计划失败。美国则成功研制出原子弹，改变了世界格局。