物理學史原子原子核物理的發(fā)展第1頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內容一.原子模型的提出和發(fā)展二.原子核的放射性三.幾個著名的核反應四.重核的裂變和輕核的聚變五.原子彈簡史第2頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月一.原子模型的提出和發(fā)展

“原子”一詞來自希臘文，含義是“不可分割的”。公元前四世紀，古希臘哲學家德謨克利特(Democritus)提出了這一概念，并把它當作物質的最小單元。17世紀，通過卡文迪許和拉瓦錫等許多化學家的工作，發(fā)現(xiàn)了水可分解為氧和氫兩種元素；空氣是由氧、氫和氮等元素混合而成的，燃燒只不過是元素和氧起激烈反應等等。隨著幾十種元素的發(fā)現(xiàn)，英國化學家道爾頓提出了新的原子學說。他認為物質是由許多種類不同的元素所組成，元素又由非常微小的，不可再分的、不能毀滅又不能創(chuàng)生的原子所組成。第3頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1807年，英國科學家約翰·道爾頓(JohnDalton)提出原子論。他認為原子類似于剛性的小球，它們是物質世界的基本結構單元，是不可分割的。道爾頓用他的學說說明了化學中的物質不滅定律等。道爾頓的原子說是根據事實概括的結果，能夠用來研究和發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象，因此比古代原子說更進一步。第4頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月19世紀后半期，分子運動論有了進一步發(fā)展，人們逐步建立起近代的原子分子學說。但是原子分子是否存在，一直沒有用實驗證實。1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，并證明了電子是各種元素的基本組成部分。1903年盧瑟福和化學家索迪合作，通過實驗發(fā)現(xiàn)了一種物質可以變成另一種物質，提出了原子自然衰變的理論。這些事實打破了道爾頓以來人們認為原子不可再分割的觀念。1905年，愛因斯坦用分子運動論的觀點從理論上解釋布朗運動獲得成功，他還提出了測定分子大小的新方法。1908年，法國物理學家佩林按愛因斯坦的方法，用實驗測定了分子的大小，結果跟愛因斯坦預言的一致，終于在科學界確認了現(xiàn)代分子原子學說。第5頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月十九世紀末二十世紀初，一些實驗現(xiàn)象相繼發(fā)現(xiàn)，如電子、X射線和放射性元素的發(fā)現(xiàn)表明原子是可以分割的，它具有比較復雜的結構。那么，原子是怎樣組成的？原子的運動規(guī)律如何？第6頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1898年，Thomson提出了“布丁模型”(也被稱為“西瓜模型”)。第7頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1903年，德國物理學家林納德(P.Lenard)在實驗中發(fā)現(xiàn)“原子內部是十分空虛的”。P.Lenard(1862~1947),1905年諾貝爾物理獎得主。在P.Lenard的基礎上，長岡半太郎(HantaroNagaoka)提出了原子的土星模型，認為原子內的正電荷集中于中心，電子繞中心運動，但他沒有深入下去。長岡半太郎的土星模型第8頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月長岡的土星模型HantaroNagaoka第9頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

1909年，英國物理學家盧瑟福(E.Rutherford)在他的學生蓋革(H.Geiger)和馬斯登(E.Marsden)的協(xié)助下，發(fā)現(xiàn)粒子轟擊原子時，大約每八千個粒子中有一個被反射回來。湯姆遜模型無法對該實驗結果做出解釋。盧瑟福根據實驗結果于1911年提出了原子的“核式結構模型”(也被稱為“盧瑟福行星模型”)E.Rutherford，1908年諾貝爾化學獎得主，外號：鱷魚。原子核電子盧瑟福原子模型第10頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月盧瑟福的“核式結構模型”可以解釋粒子散射實驗結果，因此比湯姆遜模型更符合實際情況。第11頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月盧瑟福手跡第13頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月盧瑟福的“行星模型”的雖然可以解釋粒子散射實驗結果，但該模型卻無法解釋原子的穩(wěn)定性無法解釋氫原子光譜的規(guī)律。為了解釋上述問題，盧瑟福的一個學生——丹麥物理學家尼爾斯·玻爾(NilesBohr)在盧瑟福的“行星模型”的基礎之上于1913年提出了原子的量子理論，即“玻爾模型”。+第14頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月玻爾的原子模型(Bohr’sAtom)尼爾斯·玻爾(NilesBohr)，丹麥人，二十世紀世界最偉大的物理學家之一，量子理論的主要奠基人。1922年諾貝爾物理獎得主。第15頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月玻爾理論后經索末菲等人的改進。索末菲從實驗事實出發(fā)，將電子繞核軌道從單一的圓軌道，推廣到橢圓軌道。并且他還發(fā)現(xiàn)軌道在空間的取向也是量子化的，從而引入了主量子數(shù)、角量子數(shù)和磁量子數(shù)的概念。1920年索末菲又引入了第四個量子數(shù)。這第四個量子數(shù)直到1925年才被科學家弄清楚，原來是繞核旋轉的電子的自旋量子數(shù)。1925年泡利在研究四個量子數(shù)跟原子核外電子排布的關系時，發(fā)現(xiàn)了泡利不相容原理：在同一原子內，在一個原子中不可能有兩個或兩個以上的電子具有完全相同的四個量子數(shù)(n,l,ml,ms)。利用玻爾、索末菲理論加上泡利不相容原理可以成功地解釋核外電子的排布。至此原子物理學完全建立了起來。第16頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月二.原子核的放射性原子核物理學的發(fā)展是和19世紀末以來原子物理學的發(fā)展交織在一起的。自1896年貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾鹽的放射性之后，一些科學家著手尋找其他新的放射性元素。其中最有成就的數(shù)居里夫婦了，通過他倆的艱苦努力，發(fā)現(xiàn)了鐳和釙。另一些科學家著重研究放射性物質放出的射線性質以及射線和物質本身的關系。研究工作也取得了累累碩果。盧瑟福弄清了放射性物質放出射線含有三種成分，即α射線、β射線和γ射線。并弄清了α射線帶正電；β射線帶負電，γ射線不帶電。第17頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1895年11月8日，德國物理學家倫琴(W.K.R?ntgen)發(fā)現(xiàn)X射線。1896年1月20日，法國的著名數(shù)學物理學家彭加勒(J.H.Poincare)在法國科學院的會議上介紹了X射線的發(fā)現(xiàn)情況。物理學家貝克勒爾與彭加勒對X射線的產生機理進行了討論。彭加勒猜測X射線可能是伴隨著熒光發(fā)出的。2.1、放射性的發(fā)現(xiàn)第18頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第二天，H.Becquere就開始對X射線與熒光的關系進行研究。1896年2月24日他在一篇報告中描述到：他用兩張黑紙包住一張感光底片，在黑紙上放一塊鈾鹽板，然后一起放到太陽光下曝曬幾小時。顯影之后，他發(fā)現(xiàn)在底片上留下了陰影······。這似乎“證明”了彭加勒的猜測······3月2日科學院又要開會，貝克勒爾想在會上報告自己的研究工作，所以準備再做一次實驗，但2月26日和27日巴黎是陰天，直到3月1日天仍然陰沉沉，太陽始終沒露面。貝克勒爾因無法進行實驗而感到沮喪，但沒想到卻因禍得福，證明了X射線和熒光沒關系。后來，貝克勒爾研究了不同狀態(tài)下的鈾鹽，他發(fā)現(xiàn)它們都具有相同的性質，它們發(fā)出的是一種不同于熒光和X射線的新射線。5月18日，他報告了他的研究結果。人們把他發(fā)現(xiàn)的射線稱為“鈾射線”。第19頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)由于居里夫婦的工作而得到了迅速的發(fā)展。1897年，居里夫人選擇放射性作為自己的博士論文題目。1898年，她斷定釷也是放射性元素。居里夫人相信，既然不止一種元素能自發(fā)地放出輻射，肯定它具有普遍性。就此，她提出了具有普遍意義的“放射性(Radioactivity)”這個嶄新的概念和術語。

居里夫人發(fā)現(xiàn)鈾礦渣中含有一種放射性比鈾還要強的未知元素，1898年7月居里夫人從瀝青鈾礦中提取出了一種新的放射性元素，并命名為釙(Polonium)。

發(fā)現(xiàn)釙之后，居里夫婦開始了科學史上最艱難、最悲壯同時也是最輝煌的鐳的提煉?？鄳?zhàn)四年之后，他們于1902年從數(shù)噸礦渣中提煉出了0.1克純鐳鹽(氯化鐳)，并測出了鐳的原子量。第20頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1903年，貝克勒爾、居里夫婦因放射性的研究被授予諾貝爾物理獎。第21頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月居里夫人，原名瑪麗·斯可羅多夫斯卡(MarieSklodowska)，1867年誕生于波蘭華沙，1934年在法國逝世。曾獲1903年諾貝爾物理獎和1911年諾貝爾化學獎。

第一位榮獲諾貝爾獎的女科學家；第一位兩度榮獲諾貝爾獎的科學家；迄今為止，唯一的一位在兩個不同學科領域榮獲兩次諾貝爾科學獎的科學家。她和丈夫是第一對共同榮獲諾貝爾獎的夫妻。她還是一位偉大的母親，兩個女兒在她的培養(yǎng)教育下都學有所成。第22頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2α、β和γ射線的研究

1898年，盧瑟福在實驗中發(fā)現(xiàn)“鈾射線”的成份是復雜的，其中至少包含兩種不同的輻射，一種非常容易被吸收，他稱之為α射線；另一種具有較強的貫穿本領，稱之為β射線。他的這一成果發(fā)表于1899年。1900年，貝克勒爾通過實驗確定β射線就是高速電子。γ射線是由法國物理學家維拉德(PaulVillard)于1900年發(fā)現(xiàn)的，后來被證實為一種高頻電磁輻射。1903年，盧瑟福利用自制儀器發(fā)現(xiàn)α射線在磁場作用下發(fā)生偏轉，并從方向上斷定α射線粒子帶正電。1909年，盧瑟福以巧妙的方法從光譜上判斷出α粒子就是氦原子核。第25頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1913年索迪正確地歸納出放射性物質衰變時的位移法則：放出α射線時，生成的元素在周期表里原子序數(shù)減少2。放出β射線時，原子序數(shù)增加1。同年，英國物理學家莫塞萊通過對各種元素X射線特征譜的研究，指出原子序數(shù)就是原子核所帶正電荷數(shù)，這一發(fā)現(xiàn)對元素周期表構造理論的發(fā)展起了相當大的推動作用。H.Moseley(1887-1915)第26頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月三.幾個著名的核反應1902年，盧瑟福和化學家索迪(F.Soddy)合作，大膽地提出原子嬗變(atomtransmutation)假說。該假說認為放射性物質是由一些不穩(wěn)定的原子組成的，每單位時間都有確定的一部分原子通過發(fā)射(α、β和γ)射線而蛻變成其它元素；也就是說，元素也有一個“進化”過程。原子嬗變理論打破了“原子是不可分割的”哲學和化學思想，確立了元素之間可以轉換的觀念。在此之前，原子轉變的現(xiàn)象僅限于天然范圍。人們自然會問，是否有可能用人工的方法進行原子轉變，以實現(xiàn)自古以來人類幻想的“點石成金”呢？第27頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1

歷史上第一個人工核反應(導致質子的發(fā)現(xiàn))1919年，盧瑟福繼承了他的老師湯姆遜的劍橋大學卡文迪許實驗室主任的職務。同年他采用如下裝置利用212Po放出的α粒子去轟擊N原子，實現(xiàn)了歷史上第一個人工核反應。第28頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月這是人類歷史上第一次人工實現(xiàn)的“點金術”，使一種元素轉變成了另一種元素。盧瑟福發(fā)現(xiàn)許多元素在α粒子轟擊下都可放射出“帶正電的氫原子”。因此認為所有元素的原子核中都存在這種帶正電的粒子，并于1920年將其命名為“質子(proton)，符號為p”。盧瑟福在實驗中實現(xiàn)了下述核反應：第29頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.2導致發(fā)現(xiàn)中子的核反應

1920年，盧瑟福提出了中子假說，認為原子核中除了質子外，可能還存在一種由電子和氫核組成的不帶電的中性粒子，他稱為“雙子(doublet)”。

1930年，德國物理學家玻特(W.Bothe)和他的學生貝克爾(H.Becker)發(fā)現(xiàn)，用α粒子轟擊鈹9(9Be)時，會產生一種穿透能力極強的中性射線，他們認為這種中性射線是γ射線(實際上是中子！)

隨后不久，約里奧-居里夫婦也進行了這一實驗，并讓反應物打在含氫的石蠟上，發(fā)現(xiàn)有質子被從石蠟中擊出。他們認為這是由γ光子引起的“康普頓效應”。

就這樣，玻特和約里奧-居里夫婦都錯過了發(fā)現(xiàn)中子的機會!

第30頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1932年，英國物理學家盧瑟福的學生查德威克(J.Chadwick)重復了上述實驗，并證明反應過程中所產生的中性射線是由一種質量和質子差不多的中性粒子組成的，他把這種中性粒子稱為中子(neutron)。查德威克因此被授予1935年Nobel物理獎。J.Chadwick第31頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3第一個在加速器上實現(xiàn)的核反應1932年，英國劍橋大學卡文迪許實驗室的科克羅夫特(J.D.Cockcroft)和瓦爾頓(E.T.S.Walton)利用他們自己發(fā)明的“科克羅夫特瓦爾頓加速器”加速質子，然后轟擊鋰，實現(xiàn)了下述核反應(二人因此榮獲1951年Nobel物理獎)：在這一反應中輸入的能量是0.5MeV，輸出能量為17.8MeV。這表明從原子核中可以釋放出能量。CockcroftWalton第32頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月3.4產生第一個人工放射性核素的反應

1934年，約里奧-居里夫婦發(fā)表文章宣布觀察到了人工放射現(xiàn)象，他們完成了如下核反應：磷30不穩(wěn)定，通過放射性衰變轉變?yōu)楣?0：第33頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月人工放射性的發(fā)現(xiàn)，為人類開辟了一個新領域。從此，科學家們不必再只依靠自然界的天然放射性物質來研究問題，大大地推動了核物理學的發(fā)展。約里奧-居里夫婦因此于1935年被授予Nobel化學獎。第34頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月四.重核的裂變和輕核的聚變4.1費米的中子實驗

一代物理大師費米(EnricoFermi,1901-1954)出生于意大利，25歲時就當上了羅馬大學物理系教授，1938年榮獲諾貝爾物理獎。在他的努力下，羅馬在二十世紀三十年代成了世界上又一個物理學研究中心。4.1.1“超鈾元素”之謎

1934年，約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性的消息傳到羅馬，使費米想到用中子作為入射粒子要比α粒子有效得多。(這是因為中子不帶電，不會受到強的電的斥力阻止它進入原子核內。)他按元素周期表的順序依次轟擊各種元素，看一看哪些元素可產生人工放射性。第35頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1934年5月，費米研究組用中子轟擊當時周期表上的最后一個元素鈾得到了一種半衰期為13分鐘的放射性產物。經分析這種產物不屬于從鉛到鈾之間的那些元素。費為認為有可能是產生了“超鈾元素”(原子序數(shù)大于92的元素叫超鈾元素)，但他沒有完全確定。(實際上是鈾235分裂成了兩個中等原子序數(shù)的元素的同位素)。

“超鈾元素”的問題歷經四、五年也未被研究清楚，但在此其間卻有好幾個研究機構“證實”了費米的推測。“超鈾元素”的說法竟然在一段時間內得到了公認。只有一位名叫伊達諾達克(EdaNoddack)的年輕的德國女化學家對“超鈾元素”表示懷疑，她在1934年9月發(fā)表文章說：“可以想象，當重核被子中子轟擊時，該核可能分裂成幾大塊，這些裂片無疑將是已知元素的同位素，而不是被轟擊的元素的近鄰?！钡皇亲隽瞬聹y，既沒做實驗，也沒分析他人的結果。第36頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.2慢中子的作用1934年10月，費米的同事阿瑪爾迪(E.Amaldi)等人把中子源放入銀質圓筒，再把圓筒置于鉛盒里。他們發(fā)現(xiàn)銀產生的放射性并不總是一樣的，當把圓筒放在鉛盒中央或一角時，它就有所不同。費米建議在鉛盒外邊輻照圓筒，看會出現(xiàn)什么情況。他們發(fā)現(xiàn)圓筒周圍的東西似乎會影響它的放射性。例如，若把它放在木桌上用中子輻照，它產生的放射性就要比它放在一塊金屬上時更大。他們把中子源放在圓筒外面，并在二者之間插入鉛板，發(fā)現(xiàn)放射性略微增加，費米提出用石蠟把中子源和銀筒隔開，看看結果如何。1934年10月22日，他們在一大塊石蠟中挖出一個空穴，然后把中子源放入空穴里輻照銀筒，結果發(fā)現(xiàn)放射性提高了100倍。第37頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月費米利用午休時間對實驗現(xiàn)象進行了分析，認為是石蠟中存在氫原子，而氫核正是一個質子，其質量與中子幾乎相等，中子與氫核發(fā)生彈性碰撞，速度大大降低，被銀原子核俘獲的機會增多，因此放射性產物也將大大地增加。為了驗證費米的想法，他們又把實驗裝置放入了物理系主任私人花園的水池中進行了實驗，結果放射性也加強了，證明了費米的慢中子推斷。

當晚他們在阿瑪爾迪家中聚會，女傭偷偷問主人“客人們是否都喝醉了”。

慢中子作用的研究具有重要意義，因為慢中子比快中子更能有效地誘發(fā)核反應，是核裂變尤其是鏈式反應的基礎。可憐的魚兒，不知不覺中竟無端遭受了“核武器”的攻擊！第38頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2重核裂變的發(fā)現(xiàn)

1937年，伊倫娜居里和薩維奇(P.Savitch)在用中子輻照鈾鹽時，發(fā)現(xiàn)產物中有一種物質很象鑭。1938年5月他們發(fā)表文章說：

“用中子輻照的鈾中，產生了一種放射性元素，其化學性質很象鑭。它或許也是一種超鈾物質，但我們暫還未確定其原子序數(shù)。”伊倫娜居里錯過了裂變的發(fā)現(xiàn)！德國化學家哈恩(OttoHahn)看到了伊倫娜居里的文章，認為她搞錯了，就和助手斯特拉斯曼(F.Strassmann)立即重復這一實驗。1938年12月中旬，他們經分析確認產物中存在鋇。第39頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月哈恩隨后寫信向已逃往瑞典的以前的合作者梅特納報告實驗結果。梅特納看到信后很驚訝，她和外甥弗里希(OttoFrisch)給出了這一過程的理論解釋：1939年1月6日哈恩發(fā)現(xiàn)核裂變的論文在德國《Naturwissenschaften》上發(fā)表，作者署名為哈恩和斯特拉斯曼?？吹焦鞯奈恼轮螅ダ锵Ｓ掷迷剖矣^察到了核分裂的情況，并提出了“核裂變(nuclearfission)”一詞。后來他和梅特納聯(lián)名發(fā)表論文給出了重核裂變的理論解釋，并報告了弗里希的實驗情況。

“鈾核好比是一個時刻顫動的液滴，當一個慢中子擊中它時，核就振動起來并有可能被拉長，拉長了的核液滴更易于受到內部的電的斥力作用，兩個小核液滴互相排斥，越離越遠，最終中間斷裂，成為兩個小核?！彼麄冾A言是鋇和氪。此外，梅特納還根據反應前后物質質量不同，計算出了反應中放出的巨大能量。第40頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月NuclearFission第41頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第42頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月哈恩(OttoHahn,1879-1968)是德國化學家，因發(fā)現(xiàn)核裂變而榮獲1944年諾貝爾化學獎。1912年10月23日德國國皇帝威廉二世到哈恩所在的研究所參觀，哈恩多少有些炫耀地把他發(fā)現(xiàn)的一種鐳的同位素呈獻給皇帝看，皇帝看到這種放射性物質的輝光之后龍顏大悅(當時人們還不知道放射性對人體有害)，年輕的哈恩為此十分得意。50年后他回憶起這件事時后怕地說：“假如今天我干出這件蠢事，肯定會被投進監(jiān)獄！”斯特拉斯曼(FritzStrassmann)，德國化學家，曾協(xié)助哈恩發(fā)現(xiàn)核裂變。第43頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月弗里希(OttoFrisch)，梅特納的外甥，著名的核物理學家。著名核物理學家麗斯梅特納(LiseMeitner,1878-1968)，1878年出生于奧地利維也納，猶太人，維也納大學歷史上第一個女物理學博士。她長期在德國工作，由于才華出眾，被稱為“德國的居里夫人”。她在一戰(zhàn)期間上過戰(zhàn)場；二戰(zhàn)之前被迫逃往瑞典；最后定居英國。由于當時對婦女的偏見，她直到一戰(zhàn)之后才得以在柏林大學擔任教職，1922年才獲得講課的權利······第44頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第45頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月梅特納長期與哈恩合作，為核裂變的研究做出了卓越的貢獻，但由于各種偏見，她一直被拒之于諾貝爾獎的殿堂之外。為了紀念她，人們把109號元素命名為Meitnerium(符號Mt)。第46頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月

1946年底，中國物理學家錢三強與何澤慧在法國居里實驗室發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂現(xiàn)象，即裂變碎塊有三塊(其中之一往往是粒子)。不過，這種過程的幾率很小，約為二分裂的千分之三。幾天后，何澤慧給錢三強送畢業(yè)照······，她等待著他的話語，但是，他只是低著頭看照片······。

她欲言又止，竟然哼起了錢三強喜愛的那首《滿江紅》：“怒發(fā)沖冠，憑欄處，蕭蕭雨歇······”歌聲停了，人也走了······

臨近畢業(yè)的一天，何澤慧落落大方地走到錢三強的書桌前，默默地坐在他的對面，“你畢業(yè)以后干什么？”錢三強一時語塞，何澤慧生氣地向門口走去，不過她又停了下來，回身望著錢三強，良久，才轉身離去

錢三強是一代國學大師錢玄同的次子，1932年他與何澤慧一同考入清華大學物理系，成為同班同學。1936年畢業(yè)時，何澤慧畢業(yè)論文奪得全班最高分，錢三強第二。第47頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1946年，二戰(zhàn)結束后的第一個春天，何澤慧從德國來到巴黎，他們如期舉行了婚禮。約里奧-居里向新郎、新娘祝賀新婚······

1936年畢業(yè)后，錢三強到北平物理研究所工作。1937年他來到巴黎大學鐳學研究所居里實驗室?guī)煆募s里奧-居里夫婦，并于1940年獲博士學位。此后，先后在里昂大學和居里實驗室工作。何澤慧大學畢業(yè)后于1936年赴德國柏林工業(yè)東西讀研究生，研究彈道學，于1940年獲工學博士學位。隨后到海德堡大學工作，在博特(WaltherBothe,1954年諾貝爾物理獎得主)指導下，于1945年從云室中發(fā)現(xiàn)了正電子和負電子之間的彈性碰撞現(xiàn)象，1946年英國《Nature》雜志稱之為“科學珍品”。

婚后不久，二人一起發(fā)現(xiàn)了核裂變的三分裂現(xiàn)象，何澤慧還首先觀察到了四分裂現(xiàn)象；約里奧-居里認為這是第二次世界大戰(zhàn)之后他的實驗室里的一個重要成就。他們因此被譽為“中國的居里夫婦”。第48頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月“中國的居里夫婦”錢三強何澤慧第49頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3鏈式反應1939年3月中旬，在美國工作的著名物理學家西拉德(LeoSzilard)和費米(他利用領取諾貝爾獎的機會于1939年初舉家逃到美國)先后證實鈾核裂變時可以釋放出兩個以上的中子。這表明核裂變時有可能發(fā)生鏈式反應。鏈式反應(ChainReaction)是指：當一個中子擊中鈾核時，鈾核裂變，釋放出大量能量，同時還會放射出兩到三個中子，這些中子又會誘發(fā)新的裂變，這樣不斷進行下去，直到全部鈾原子裂變完為止。第50頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月ControllableChainReaction第52頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1941年底，在物理學家康普頓(ArthurCompton)的組織協(xié)調下，費米主持了原子反應堆的建造和實驗。要實現(xiàn)可控鏈式反應，必須解決兩個關鍵問題：

第一，要有合適的減速劑，把快中子轉變?yōu)槁凶?。重?D2O)效果雖好，但太難以制備。費米和西拉德建議用石墨(即碳，C)。第二，必須嚴格控制反應速度，使裂變既能不斷進行，又不致引起爆炸。費米他們利用鎘棒(Ge)吸收中子來控制反應速度。

著名物理學家西拉德(LeoSzilard1898-1964)，出生于匈牙利。他愛好廣泛，在原子核的鏈式反應及原子彈的研制過程中起到了重要的作用。是“實際的原子彈之父”。

康普頓(ArthurCompton,1892-1962)，美國著名物理學家，因對康普頓效應的研究而被授予1927年諾貝爾物理獎。第53頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月費米和西拉德設計了立方點陣式的原子核反應堆，它是由鑲嵌著鈾原料的石墨板和完整的石墨板交替堆放而成的。費米選擇芝加哥大學內一個體育場看臺下的網球場作為試驗場。反應堆1942年11月16日動工，12月1日建成。1942年12月2日，在費米的指揮下核反應堆平穩(wěn)地運行了28分鐘，人類完成了第一個鏈式反應。

第一個鏈式反應的完成，標志著人類終于實現(xiàn)了原子能的可控釋放，開始了原子能利用的新紀元！第54頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月左上：原子核反應堆結構和原理示意圖右上：第一個原子核反應堆鈾層與石墨層的構造下：第一個原子反應堆外觀草圖第55頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第一座原子核反應堆的建造情況(下圖)和第一個鏈式反應實驗的場景(右圖)。共有42人參加了人類第一個鏈式反應實驗：費米擔任總指揮；韋爾(G.L.Weil)操控鎘棒；三個熱血青年組成“敢死隊”，嚴陣以待，以防不測······第56頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第57頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月"TheItaliannavigatorhaslandedintheNewWorld,"saidCompton."Howwerethenatives?"askedConant."Veryfriendly."反應堆運行得出乎意料地安靜、平穩(wěn)，在場的唯一一位女士萊昂哪·伍茲(LeonaWoods)忍不住走到費米面前，以一種毫無畏懼的聲調悄悄地問：“我們什么時候才能被嚇一大跳呢？！”······實驗結束，維格納(EugeneWigner,1902~1995,1963年獲諾貝爾物理獎)取出一瓶意大利基安蒂(Chianti)酒和紙杯，在場的人都喝了慶功酒，并在酒瓶的包裝盒上簽了名。一個名叫瓦坦伯格(A.Wattenberg)的青年物理學家收起了那個著名的基安蒂酒瓶······，十年后······實驗成功，康普頓用暗語向上級康南特先生(J.B.Conant)進行了匯報：第58頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月Backrow,lefttoright,NormanHilberry,SamuelAllison,ThomasBrill,RobertG.Nobles,WarrenNyer,andMarvinWilkening.Middlerow,HaroldAgnew,WilliamSturm,HaroldLichtenberger,LeonaWoodsMarshall,andLeoSzilard.Frontrow,EnricoFermi,WalterH.Zinn,AlbertWattenberg,andHerbertL.Anderson.第59頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月豎立在芝加哥大學體育場上的紀念碑銅牌

“1942年12月2日人類在此完成了第一次

自持的鏈式反應，開始了受控的核能釋放?！钡?0頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月4.4輕核的聚變第61頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月五、原子彈簡史第62頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月5.1原子彈大事記裂變發(fā)現(xiàn)之后，西拉德因擔心納粹德國研制核武器而憂心重重，他和維格納認為有必要提醒美國和比利時政府關注鈾研究。

10月11日一位和西拉德有過交往的經濟學家薩克斯(AlexanderSachs)把這封信交給了羅斯福。隨后，美國成立了一個鈾顧問委員會。

1939年8月2日，西拉德、維格納和特勒(EdwardTeller,1908-2003)得到了愛因斯擔簽名的致美國總統(tǒng)羅斯福的一封信。3月7日，愛因斯坦再次致信羅斯?？偨y(tǒng)，提醒美國政府應加速進行鈾的研究。4月5日，羅斯福決定擴大、改組鈾顧問委員會。1940年第63頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第64頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月2月，弗里希和佩爾斯(RudolfPeierls)向英國政府提交了一份關于核研究和原子彈的報告，此即著名的弗里希-佩爾斯報告。1940年4月，英國政府成立了一個負責核研究的委員會。為了保密該委員會于6月底改名為“Maud委員會(MaudCommittee)”。MaudCommittee的來歷：玻爾于德軍占領丹麥的第二天(4月10日)給弗里希發(fā)了份電報，告之他在哥本哈根一切平安，并勸弗里希留在英國。電報結尾令弗里希琢磨不透：“TellCockcroftandMaudRayKent.”由此，MaudRay小姐的名字被載入史冊！第65頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月12月6日，美國政府決定全力實施原子彈研制計劃。1942年8月該計劃改稱“曼哈頓工程(ManhattanProject)”。從此，原子彈研制項目走上了快速發(fā)展的軌道。1941年9月，格羅夫斯(LeslieGroves)準將被任命為曼哈頓工程的行政領導人。他聘請奧本海默(RobertOppenheimer)為科研工作領導人。12月2日，費米建成第一個核反應堆，完成第一個可控鏈式反應。1942年著名物理學家、“原子彈之父”羅勃特·奧本海默第66頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月8月，玻爾向羅斯福提交報告，建議對核武器的研制進行國際監(jiān)督與控制。

1944年7月16日，美國在新墨西哥州成功引爆世界上第一枚原子彈(瘦子)。8月6日，小男孩(一顆鈾原子彈)在日本廣島爆炸，80000-140000人死于非命。8月9日，胖子(一顆钚原子彈)在日本長崎爆炸，74000無辜平民被殺。8月15日，日本投降。1945年8月29日，蘇聯(lián)爆炸第一顆原子彈，美蘇核軍備競賽正式開始。1949年第67頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月LittleBoySpecificationsLength:3.2metersDiameter:74cmWeight:4400kgYield:12.5Kilotons第68頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月FatManSpecificationsLength:3.25metersDiameter:1.5mWeight:4899kgYield:22kilotons第69頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第70頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第71頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月7月9日，《羅素-愛因斯坦宣言》發(fā)表。7月15日，51位諾貝爾獎得主簽名的《麥瑙宣言》發(fā)表。10月3日，英國第一枚原子彈在MonteBelloIslands爆炸。10月31日，在特勒的領導下美國在馬紹爾群島中的恩尼威托克環(huán)礁(EniwetokAtoll)引爆第一個熱核聚變裝置(氫彈)。1952年8月12日，蘇聯(lián)在西伯利亞爆炸一顆氫彈，但有人認為不是“真正意義上的”氫彈。1953年3月1日，美國在比基尼環(huán)礁(BikiniAtoll)爆炸了第一顆可運載的氫彈。放射雨襲擊了附近島嶼和漁船。1954年第72頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1955年11月22日，蘇聯(lián)第一顆真正的氫彈爆炸成功。1957年5月15日，英國在圣誕島爆炸首枚氫彈。1959年6月，蘇聯(lián)背信棄義單方面撕毀中蘇關于國防新技術的協(xié)定。1959年7月，中共中央決定：自己動手，從頭摸起，準備用8年時間把原子彈造出來。1960年2月13日，法國在撒哈拉沙漠完成首次核試驗。1962年7月，古巴導彈危機爆發(fā)。1964年10月16日，中國第一顆原子彈爆炸成功。1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功。1968年8月24日，法國爆炸第一顆氫彈。第73頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第74頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月第75頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月兩彈元勛、“中國的奧本海默”、著名物理學家鄧稼先(1924~1986)“中國的氫彈之父”、著名物理學家于敏第76頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月1970年3月，《不擴散核武器條約》正式生效(美、英、蘇等國于1968年7月簽署該條約)。1982年8月，97位諾貝爾獎得主簽名發(fā)表《核戰(zhàn)爭的危險》。1991年，蘇聯(lián)解體，超級大國軍備競賽結束。1993年底，聯(lián)合國通過《禁止生產武器用裂變材料》決議。1996年9月，聯(lián)合國通過《全面禁止核試驗條約》。1998年5月，印度在24小時之內連續(xù)進行了5次核試驗；巴基斯坦隨即回應以兩天之內6次核試驗。2003年9月9日，著名物理學家、原子時代的代表人物之一、“氫彈之父”愛德華特勒(EdwardTeller)走完充滿傳奇而富有爭議的一生，辭別人世。第77頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月著名物理學家愛德華特勒(EdwardTeller)，1908年生于匈牙利。從小就“與眾不同”：三歲時竟連一個完整的單詞也說不出來，外祖父無奈地對特勒的父母說：這個孩子腦袋可能有毛病，你們要有思想準備八、九歲時還不會獨立地穿衣、穿襪二十歲時在德國Munich上大學期間，在和同學的一次郊游中失去右腳第78頁，課件共84頁，創(chuàng)作于2023年2月5.2德國為什么沒有研制出原子彈為了收集德國原子武器方面的情報，美