第668章 同位旋守恆！原子核液滴模型！鈾裂

  第668章 同位旋守恆！原子核液滴模型！鈾裂變理論核心！震撼全場！

  泡利提出的中微子猜想，立刻就彰顯出布魯斯會議至高無上的地位！

  這又是一個能震動物理學界的發現！

  但大佬們卻露出一絲苦笑。

  因為弱力的複雜遠遠超越了眾人的想像。

  強力只涉及到質子和中子兩種粒子，但是弱力卻涉及到了四種粒子。

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  所以大家下意識地認為，弱力肯定要比強力更難。

  畢竟三體問題絕對比兩體問題複雜無數倍。

  然而，事實是強力比弱力更詭異。

  在經過一番討論之後，泡利高興地回到座位。

  剛剛大佬們的提問，讓他有了新的感悟，回去後可以再完善自己的中微子假說。

  這時，郎之萬說道：

  「下一個，有請德國萊比錫大學的海森堡教授。」

  海森堡站起身，走到台上，先朝著眾人點頭，接著說道：

  「今天我的報告內容是關於強力的。」

  「自從布魯斯教授預言強力和弱力的存在後，現在已經有很多實驗能間接表明，這兩種力是真實存在的。」

  「但是關於它們的作用機制，目前還一無所知。」

  「而我的研究內容，則是聚焦於強力中的一個小問題。」

  「我們知道，強力是把質子和中子束縛在一起的力。」

  「但是質子帶正電荷，中子不帶電，為什麼兩個性質截然不同的粒子，可以受到同一種力的影響呢？」

  「電磁力只能作用於帶電粒子，而無法作用於中性粒子。」

  「但是強力卻打破了這一點。」

  「因此，我大膽猜測，質子和中子肯定存在一種未知的性質。」

  「這種性質能無視電荷差異、質量差異，讓兩種粒子同時受到強力作用。」

  「根據理論推導後，我找到了這樣一種性質，我把它命名為【同位旋】。」

  嘩！

  眾人皆是一驚！

  海森堡的研究內容雖然不夠通俗易懂，但是其重要性不言而喻。

  這個同位旋，或許能揭示一部分強力的本質。

  而且他竟然是從純理論上推導出這種性質。

  這簡直和當初對方推導矩陣力學如出一轍。

  「太強了！」

  「泡利和海森堡這對師兄弟，是量子力學的絕代雙驕。」

  眾人的誇讚讓海森堡有點飄飄然。

  他繼續說道：

  「具體過程是這樣的。」

  「大家請看屏幕。」

  海森堡一邊演算，一邊講解：

  「按照量子力學的思想，同位旋也是一種量子數，和自旋類似，都是粒子的固有屬性。」

  「其實，我正是參考自旋，才取名為同位旋。」

  「可以把電荷不同強力相同的粒子，看成是相同粒子處在不同的電荷狀態。」

  「舉個例子。」

  「現在有一種粒子A，它在受到強力作用後，同位旋發生變化。」

  「其中一個變化讓A粒子變成了質子，另一個變化讓A粒子變成了中子。」

  「如此就能解釋，為何中子和質子都受到強力的影響了。」

  「有一點需要注意。」

  「同位旋是一種數學上的表示方式，它和粒子的電荷、質量或其它量子屬性並無直接聯繫。」

  「可以形象地理解，同位旋是粒子內部的一種對稱性，反應的是粒子可以進行某些轉換，而不改變其性質。」

  嘩！

  全場震撼！

  海森堡的工作非常漂亮。

  他結合量子力學的思想，從量子數守恆或者對稱的角度去研究粒子。

  按照目前對強力的認知，如果它真的存在，則必然同位旋守恆。

  這從數學上是嚴格證明的。

  這時，費米忽然提出了一個問題：

  「海森堡教授，按照你對同位旋的定義，它應該和弱力也是有關係的。」

  「同位旋變化導致質子和中子的性質發生改變，這也是β衰變的現象。」

  「請問，這方面你有什麼研究嗎？」

  海森堡頓時一驚！

  他還真沒有考慮過這方面。

  本來他引入同位旋概念，就是為了解釋強力能同時束縛質子和中子的原因。

  但是經過費米這麼一提醒，他忽然發現，好像同位旋真的和弱力也有關係。

  於是，他興奮地說道：

  「抱歉，費米教授，我暫時還沒有考慮過。」

  「但你的問題對我非常有用，或許我要考慮一下把同位旋引入弱力。」

  普朗克、索末菲等老一輩物理學家們面帶笑意，非常欣慰。

  泡利、海森堡、費米等人的表現堪稱精彩無比。

  這些年輕人已經走在了物理學的最前沿，向著未知的強力和弱力發起衝擊。

  「布魯斯會議已經是年輕人的主場了！」

  李奇維看著兩人的討論，微微一笑。

  真實歷史上，費米是在三個人的成果基礎上，才最終建立了四費米子理論。

  分別是泡利的中微子，狄拉克的量子電動力學，海森堡的同位旋守恆。

  並且費米還發展了同位旋理論。

  同位旋一共有三個分量，就好像坐標系的xyz軸投影。

  在強力中，同位旋是守恆的；但是在弱力中，同位旋不守恆。

  並且弱力下的同位旋被稱為「弱同位旋」。

  由此可見，相比引力和電磁力，強力和弱力確實有點過於複雜了。

  此刻，海森堡和費米就同位旋的概念，進行了熱烈的討論。

  盧瑟福笑著說道：

  「費米雖然身在實驗物理，但是心還在理論物理。」

  大佬們聽後哈哈大笑。

  會議繼續進行。

  「接下來，有請丹麥哥本哈根大學的玻爾教授。」

  嘩！

  眾人頓時齊刷刷看向他。

  玻爾的大名，仿佛已經很久沒有震撼物理學界了。

  作為布魯斯教授的首席大弟子，玻爾之名，曾經如日中天，激勵了一代的年輕人。

  海森堡、泡利、狄拉克等人都曾以他為偶像。

  因為對方不懼老師的權威，在行星模型的基礎上，提出量子化軌道模型，正式開啟量子論的時代。

  雖然如今量子論已經變成了舊量子論，量子化軌道也被電子概率雲所替代。

  但是沒有人會因此否定玻爾的功績。

  他依然是量子力學中公認的大佬級人物。

  而今天，對方又會帶來什麼研究成果呢？

  玻爾的心情同樣激動。

  他在之前兩屆的布魯斯會議上，沒有特別出彩。

  量子力學幾乎被那些年輕小伙子們全部包圓了，沒有他這個大哥下手的機會。

  而現在，他終於又有了自認為還可以的成果。

  「今天，我分享的內容是關於原子核模型的。」

  「我們知道，原子由原子核和電子組成，電子以概率雲的形式隨機出現在原子的任意一處。」

  「但是原子核本身的結構又是什麼樣的呢？」

  「一堆質子和中子結合在一起，會產生什麼性質呢？」

  「為此，我提出了【液滴模型】。」

  說罷，玻爾打開準備好的投影儀，說道：

  「大家請看。」

  「液滴模型是我從原子核內核子-核子強耦合這一性質出發，從而建立的一種原子核模型。」

  「我將原子核視為一個帶電荷的理想液滴，根據液滴的運動規律，對原子核進行描述。」

  「在這個過程中，我把量子力學和經典力學電磁學的理論結合在一起使用。」

  「液滴模型能夠闡述原子核的靜態性質以及動力學規律。」

  「比如質量規律、表面振動、變形核的轉動，乃至核裂變！」

  嘩！

  全場震撼！

  玻爾教授果然要麼不出手，一出手就是驚天動地。

  他竟然用自己創造的液滴模型，從理論上描述了核裂變的過程。

  簡直過於牛逼！

  然而，這還沒完，玻爾繼續說道：

  「為了更逼近原子核的真實情況，我又多加了幾個自由度。」

  「比如，把質子和中子看成是兩種不同的流體，甚至將自旋取向也看成是一種不同的流體。」

  「這樣就能解釋可壓縮性等性質。」

  「液滴模型主要包含兩個主要內容。」

  「一個是球形核的表面振動，另一個是核裂變機制。」

  「推導公式如下所示。」

  「可以把核裂變看成是液滴的一分為二。」

  「我們知道，液體具有表面張力，會阻止自身的分裂。」

  「原子核液滴同樣也是這種情況。」

  「想要將原子核進行分裂，就需要額外的能量打破這種張力。」

  「當高能粒子撞擊原子核時，就會與其合併在一起，形成受激的半穩定複合核。」

  「這個複合核就像液滴一樣晃晃悠悠，直到最後撞擊效應結束。」

  「而結果無非是兩種。」

  「要麼釋放能量，要麼釋放很小的粒子。」

  「後者就是如今核裂變現象的實驗基礎。」

  轟！

  全場震驚不已！

  玻爾的理論雖然從難度看，好像不如泡利的中微子，海森堡的同位旋。

  但是從創新性上看，絕對是同一級別的成果。

  他利用最簡單的理論，就把原子核的性質從理論上建立了框架。

  甚至可以解釋很多的實驗現象。

  眾人無不驚嘆：

  「這太了不起了！」

  「玻爾教授果然寶刀未老！」

  尤其是搞實驗物理的眾人，更是感慨道：

  「理論也不一定需要非常複雜的數學知識嘛。」

  「大道至簡。」

  玻爾在液滴模型中，並未使用什麼高深的數學或者物理技巧。

  就是從液體表面張力的思想出發，把表面能、結合能、體積能等物理概念糅合在一起。

  但是結果卻意外地驚喜。

  這時，盧瑟福忽然問道：

  「玻爾，按照你的理論，原子核應該不可能發生大型的裂解。」

  玻爾說道：

  「是這樣的。」

  「如果想將液滴一分為二，需要克服巨大的結合能。」

  「粒子本身所攜帶的能量不可能滿足這一點，從理論上可以證明。」

  說罷，他直接開始計算，證明這是不可能的。

  眾人恍然大悟。

  這樣一切都說的通了。

  目前的核裂變都是只減少幾個質子的核裂變，只能產生很小的碎片。

  那是因為碎片越小，逃離原子核所需的能量越低，越容易發生。

  理論和實驗吻合！

  玻爾牛逼！

  然而，只有李奇維看完玻爾的內容後，內心哭笑不得。

  真實歷史上，一代領袖玻爾提出的這個液滴模型，可謂坑了無數人。

  正是因為受到這個理論的影響，大家都認為大型核裂變是不可能的。

  除了一個人，她就是邁特納。

  當時邁特納受到納粹的迫害，逃到了瑞典。

  但是她依然在堅持研究鈾的核裂變現象。

  在當時，按照玻爾的液滴模型，鈾核裂變只會生成原子序數小几個的新原子核。

  但是物理學家卻從核裂變的產物中，發現了原子序數只有鈾一半的新原子核。

  這簡直不可思議。

  某一刻，邁特納靈感乍現，想像著一個巨大的原子核，突然裂成兩半，生成兩個差不多大的碎片。

  這樣就能解釋實驗現象了。

  但是邁特納也知道玻爾的液滴模型。

  這貌似是不可能的。

  因為從理論上看，鈾原子核太大了，如果想要一分為二，至少需要200MeV的能量。

  單單靠一個中子的撞擊，根本不可能。

  當時最先進的粒子加速器，也產生不了這麼高動能的粒子。

  這個能量從哪裡來呢？

  當時，邁特納想到了一個至關重要的細節。

  那就是：一個鈾原子核如果一分為二，那麼它的質量會減輕質子質量的1/5。

  根據質能方程，這部分缺失的質量將轉化成能量釋放出來。

  邁特納一通計算，驚喜地發現，質子質量的1/15轉化成能量，正好就是200MeV。

  如此一來，一切都能解釋通了。

  原子核是可以一分為二的！

  玻爾的液滴模型，雖然誤導了很多人，但也為這種重核裂變提供了嚴格的理論基礎。

  於是乎，鈾核裂變的故事就正式開啟了。

  此刻，玻爾還在前方滔滔不絕地闡述他的液滴模型。

  他渾然不知自己的理論，將怎樣影響著鈾核裂變這個偉大的發現。

  李奇維目光深邃地看著一切。

  隨著玻爾提出液滴模型，為核裂變鋪平了理論的可能，盤古計劃就越來越近了。

  在後世，很多人一聽到原子彈，就認為是質能方程的功勞。

  甚至把質能方程和原子彈劃等號。

  然而，李奇維這一路親自走來，才深刻明白，人類能掌握核的力量，是多麼的不容易。

  會議還在繼續。

  （還有更新耶）