“教授,說實話,我也想在實驗室里制取,只是當初我發現液氘的儀器不在卡文迪許實驗室,而是在倫敦皇家研究所里的戴維-法拉第實驗室。
“與其折騰一趟,跑到倫敦去再跑回來,就為了制備那么一點點液氘的話,還不如等英國空氣公司制好之后把罐裝氘氣給送過來,兩者基本上差不了太多的時間?!?
“不不不,”愛丁頓搖了搖頭,“陳,我不是這個意思。我是想問,既然我們要做的實驗是用被加速過后的氘核去轟擊靶子里面的氘,然后獲得氮元素。那么為什么不能以此類推,直接用質子轟擊質子,不就可以獲得氘核了嗎?”
好好好,愛丁頓又提出來了一個“好”問題。
他最新發言當中的槽點變得更密集了,陳慕武一時間竟不知道應該從哪里開始下嘴。
愛丁頓以為陳慕武要做的實驗是氘轟擊氘生成氦-4,這個觀點還算情有可原。
因為一開始愛丁頓的想法就是用四個氫聚變成一個氦-4,有了氘之后,不僅會讓參與聚變反應的粒子數變少一半,還能幫愛丁頓解決一個之前沒有想好的大問題。
那就是四個質子帶的是四個正電荷,而生成的氦-4核,只帶兩個正電荷。
如此一來,四個質子聚變的時候,還要額外再加上兩個帶負電的電子,必須同時由這六個粒子參與,才能讓核反應前后達成電荷平衡。
而兩個氘核帶兩個正電荷,這次不用電子參與反應,就能達到電荷平衡了。
因為現在的物理學家們還不知道微觀粒子之間還有強弱兩種相互作用,都以為帶電的粒子無論排斥還是吸引,都是庫侖力的作用。
在愛丁頓的初始理論當中,且不論四個質子和兩個電子,這六個運動中的粒子必須同時匯聚在一起才能聚合成一個新粒子的概率有多低。
只說這六個粒子當中既有吸引又有排斥,庫侖力會讓它們的運動軌道發生偏轉從而阻止聚變的發生。
所以在愛丁頓的計算里,必須讓粒子們獲得足夠大的動能,也就是在溫度足夠高之后,能夠突破庫侖力的阻礙,讓它們最終聚合到一起。
這個足夠高的溫度,經過計算應該在百億度。
而對現實中的太陽進行估算,其中心區域的溫度只能在四千萬度左右,和理論差了好幾個數量級。
所以愛丁頓的聚變理論剛一提出來就被其他天文學家們所否定,認為完全是無稽之談。
愛丁頓聽說陳慕武要用氘來進行實驗,下意識地就帶入到了氘和氘生成氦-4的反應里面。
他認為一下子從六個粒子參與反應,轉變成兩個粒子參與反應,庫侖力帶來的排斥效果可能會降低,因而反應所需的溫度也很有可能會隨之降低。
用氘轟擊氘確實能產生核反應,但最后生成的產物不是愛丁頓想象中的氦-4,而是氫-3,也就是氚。
原時空中,盧瑟福和奧利芬特就是用這個反應找到了氫的第二種同位素。
陳慕武覺得如果這次還有額外時間的話,倒是可以裝成不知情的樣子進行一下嘗試,把氚的發現權也收歸到自己的名下。
但是愛丁頓在話語最后提出來的,用質子轟擊質子,進而產生氘核的這個想法,讓陳慕武有些哭笑不得。
用質子轟擊質子,兩個質子會先聚變成雙質子,也就是沒有中子存在的氦-2原子核。
然后其中一個質子通過弱相互作用向外發射一個正電子和一個電子中微子,變成中子,讓氦-2變成氘-2。
因為一個氘核的質量比兩個氫核的質量要大,根據質能方程來看,這個反應是一個吸能反應,所需能量大概在百萬電子伏特的數量級。
把質子加速到這個能量,對卡文迪許實驗室的粒子加速器來說,并不算困難。
而困難的是生成氦-2原子核后,這個雙質子核會有超過99.99%的概率在小于一納秒的時間內衰變回兩個質子,并且分開。
氦-2原子核衰變成氘核的概率,低于萬分之一。
太陽等恒星當中普遍存在這個反應,那是因為恒星的體量巨大。
而且太陽里面的質子和質子也不是通過高能量結合到一起,而是通過量子隧穿效應突破庫侖壁壘,平均反應時間在億年數量級。
可對于物理學家們來說,想要在實驗室中把這個反應重現出來,比大海撈針要困難得多。
只能說愛丁頓的想法是好的,但陳慕武希望他下次不要再想了。
可他又不能和愛丁頓直說,只能找借口把這件事情給搪塞過去。
“教授,不知道您看沒看過粒子加速器建成之后,我們實驗室發表的相關論文嗎?”
愛丁頓搖了搖頭:“這我還真沒有,我只知道你造出來個了不起的大家伙。陳,那些論文中有什么新的發現么?”
“稀松平常,沒有什么太了不起的發現?!?
陳慕武稍微凡爾賽了一下,那些反應在他一個過來人的眼里,確實也就那樣。
可是從零到一,從無到有,本身就是一件了不起的事情。
他把話說得玄之又玄,愛丁頓更加摸不著頭腦:“那你還提這幾篇論文做什么?”
“教授,我是想說,雖然沒做出什么了不起的發現來,但是也多多少少用被加速過的質子去轟擊其他靶元素,得到過幾種已經存在或者是新發現的原子核。
“但如果仔細閱讀實驗室發表的那幾篇論文,就能得知,這臺加速器上從沒生成過氘核。
“難道說這是因為實驗室里沒人做質子轟擊氫氣的實驗嗎?
“恰恰相反,是因為有人已經進行過嘗試,氫核和氫核之間,至少在這臺加速器上不能發生聚變反應,只是兩枚形狀大小質量都相同的圓球進行了一次碰撞而已。
“不妨讓我把話講得更明白一些,利用粒子加速器不能制備出氘來,我們只能等著英國空氣公司那邊把液氘送過來,才能進行下一步的實驗?!?/p>
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