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《哈恩和斯特拉斯曼的發(fā)現(xiàn)上課講義.doc》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、精品好文檔,推薦學(xué)習(xí)交流哈恩和斯特拉斯曼的發(fā)現(xiàn)哈恩,1879年3月8日生于美因河畔法蘭克福,1897年進(jìn)入馬爾堡大學(xué),1901年獲化學(xué)博士學(xué)位。1904年去倫敦大學(xué)學(xué)院在拉姆賽的實(shí)驗(yàn)室中工作,開始從事放射化學(xué)研究。1907年開始,他同來自奧地利的物理學(xué)家邁特納(MeitnerLise,1878~1968)進(jìn)行了歷時(shí)30年的富有成效的合作。1910年成為柏林大學(xué)教授。1928年任威廉皇帝協(xié)會(huì)新建的化學(xué)研究所任所長,直至1945年。他早期的貢獻(xiàn)主要在于發(fā)現(xiàn)天然放射性同位素,1921年他還發(fā)現(xiàn)了天然放射性元素之間的同質(zhì)異能現(xiàn)象。20年代初到
2、30年代中,他的研究重點(diǎn)在于把放射化學(xué)方法應(yīng)用于各種化學(xué)問題。1934年,約里奧-居里夫婦發(fā)現(xiàn)人工放射性和費(fèi)米宣布發(fā)現(xiàn)“超鈾元素”后,一度沉寂的放射化學(xué)重趨活躍,哈恩、邁特納和助手斯特拉斯曼集中全力研究中子轟擊鈾的各種產(chǎn)物的物理和化學(xué)性質(zhì)。開始時(shí),他們也相信超鈾元素的發(fā)現(xiàn)。1938年秋,哈恩和斯特拉斯曼獲悉約里奧-居里發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有元素鑭,于是重做以前的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物中有鋇的同位素,同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了有鑭和鈰的同位素。他們于1938年12月22日寫的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中說:“作為同物理學(xué)家關(guān)系密切的核化學(xué)家,我們是不愿意走上這一步的,因?yàn)樗郧昂宋锢?/p>
3、學(xué)的全部經(jīng)驗(yàn)發(fā)生矛盾?!眻D11-12為1950年哈恩和斯特拉斯曼回到當(dāng)年發(fā)現(xiàn)核裂變的實(shí)驗(yàn)裝置旁1937年,伊雷娜·居里和沙維奇(P.Savitch)在用中子輻射鈾鹽時(shí)發(fā)現(xiàn)一種新現(xiàn)象,分離出來一種半衰期為3.5小時(shí)的成分,其化學(xué)性質(zhì)很像鑭。鑭是稀土族元素中的第一名,原子序數(shù)為57,與它化學(xué)性質(zhì)相近的重元素是錒89Ac。他們先判斷3.5小時(shí)放射物為錒,但進(jìn)一步追蹤,當(dāng)用結(jié)晶分離法分離出錒時(shí),3.5小時(shí)的放射性卻不在錒中,鑭的放射性倒反而加強(qiáng)了。本來他們已經(jīng)接近于鈾核分裂的結(jié)論,可是他們卻沒有邁出這關(guān)鍵的一步。后來查明,在他們的鈾裂變產(chǎn)生的
4、碎片中,還有一種元素,叫釔(Y),其半衰期也正好是3.5小時(shí),居里小組沒有能夠完全把3.5小時(shí)的放射性分離出來,所以無法作出準(zhǔn)確的判斷。圖11-13為1910年邁特納和哈恩在赫舍爾研究所的實(shí)驗(yàn)室中伊雷娜·居里和沙維奇報(bào)導(dǎo)的文章傳到哈恩這里,他認(rèn)為居里和沙維奇可能搞錯(cuò)了,他和斯特拉斯曼立即重復(fù)居里的實(shí)驗(yàn)。他們用慢中子轟擊鈾,經(jīng)過一系列精細(xì)的實(shí)驗(yàn)在鈾的生成物中找到一種放射性物質(zhì),其放射性的半衰期為4小時(shí)(接近3.5小時(shí)),不過化學(xué)性質(zhì)卻與鑭不同而與鋇類似。但是鋇的原子序數(shù)是56,與鐳同一族。他們想也許這是鐳的一種尚未發(fā)現(xiàn)的同位素??墒?,費(fèi)
5、盡心機(jī)也無法從鋇中分離出那種放射性的“鐳”,它總是伴隨作為載體的鋇沉淀,他們只好承認(rèn)它就是鋇。后來又經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)證實(shí)確實(shí)有伊雷娜·居里和沙維奇所說的鑭的存在。也就是說他們從化學(xué)分析得到的結(jié)果,無可辯駁地肯定了中間化學(xué)元素鑭和鋇的出現(xiàn),哈恩對(duì)這件事情實(shí)在無法理解。1939年1月,德國的《自然科學(xué)》雜志發(fā)表了哈恩和斯特拉斯曼的論文,文中寫道:“作為化學(xué)家,我們真正應(yīng)將符號(hào)Ba、La、Ce引進(jìn)衰變表中來代替Ra、Ac、Th,但作為工作與物理領(lǐng)域密切相關(guān)的‘核化學(xué)家’,我們又不能讓自己采取如此劇烈的步驟來與核物理學(xué)迄今所有的經(jīng)驗(yàn)相抗庭。也許一
6、系列巧合給了我們假象?!边~特納是猶太血統(tǒng)的奧地利人,由于種族迫害,在他們的研究到了最關(guān)鍵的1938年她被迫離開德國流亡到斯德哥爾摩,成為諾貝爾委員會(huì)的成員。當(dāng)她接到哈恩的通報(bào)后,同她的外甥弗里希(FrischOtto,1904~1979),借助于玻爾的“液滴模型”僅供學(xué)習(xí)與交流,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除謝謝3精品好文檔,推薦學(xué)習(xí)交流提出了核分裂的概念,他們認(rèn)為鈾核吸收中子后,不是形成超鈾元素,而是分裂成兩個(gè)大小相仿的較小的核,并把這現(xiàn)象定名為“裂變”(fission)。隨后,哈恩和斯特拉斯曼又發(fā)現(xiàn)釷核受快中子轟擊也會(huì)發(fā)生裂變。重核裂變一
7、經(jīng)證實(shí),人們立即轉(zhuǎn)向由此釋放核能的可能性。費(fèi)米所在的哥倫比亞大學(xué)和西納德(SzilardLeo,1898~1964)所在的紐約大學(xué)同時(shí)對(duì)這項(xiàng)研究做出了貢獻(xiàn)。在美國軍方的支持下開始了曼哈頓(Manhattan)工程。1941年12月,費(fèi)米選了芝加哥大學(xué)的一座運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的看臺(tái)下的網(wǎng)球場(chǎng)作為試驗(yàn)區(qū)建立了第一座試驗(yàn)性的原子反應(yīng)堆。他和一大批物理學(xué)家以及工程技術(shù)人員研究了各種設(shè)計(jì)方案,要實(shí)現(xiàn)自持的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)必須解決兩個(gè)問題:一是要找到合適的減速劑把快中子變?yōu)槁凶硬拍苡行У丶ぐl(fā)核裂變;費(fèi)米建議用石墨。另一個(gè)問題是必須嚴(yán)格控制裂變反應(yīng)的速率,使裂變既能
8、不斷進(jìn)行,又不致引起爆炸。他們利用鎘吸收中子的特性,把鎘棒插入反應(yīng)堆,通過調(diào)節(jié)鎘棒深度,來控制裂變反應(yīng)的速率。1942年12月1日,最后一層石墨和鈾磚砌好,反應(yīng)堆已達(dá)臨界狀態(tài)。次日上午,抽出控制用的鎘棒,果然產(chǎn)生了自持的