核裂变和約翰·惠勒

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核裂变和約翰·惠勒之间的区别

核裂变 vs. 約翰·惠勒

核裂变（；），--，是指由較重的（原子序数較大的）原子，主要是指鈾或鈽，分裂成较輕的（原子序数较小的）原子的一種核反應或放射性衰變形式。核裂变是由莉澤·邁特納、奥托·哈恩及奥托·罗伯特·弗里施等科學家在1938年發現。原子彈以及核电站的能量来源都是核裂变。早期原子彈應用鈽-239為原料製成。而鈾-235裂變在核電廠最常見。 重核原子經中子撞擊後，分裂成為兩個較輕的原子，同時釋放出數個中子，並且以伽马射线的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈式反應而自發分裂。原子核分裂時除放出中子還會放出熱，核電廠用以發電的能量即來源於此。因此核裂变產物的結合能需大於反應物的的結合能。 核裂变會將化學元素變成另一種化學元素，因此核裂变也是核遷變的一種。所形成的二個原子質量會有些差異，以常見的可裂变物质同位素而言，形成二個原子的質量比約為3:2。大部份的核裂变會形成二個原子，偶爾會有形成三個原子的核裂变，稱為，大約每一千次會出現二至四次，其中形成的最小產物大小介於質子和氬原子核之間。 現代的核裂变多半是刻意產生，由中子撞擊引發的人造核反應，偶爾會有自發性的，因放射性衰變產生的核裂变，後者不需要中子的引發，特別會出現在一些質量數非常高的同位素，其產物的組成有相當的機率性甚至混沌性，和质子发射、α衰變、等單純由量子穿隧產生的裂变不同，後面這些裂变每次都會產生相同的產物。原子彈以及核电站的能量来源都是核裂变。核燃料是指一物質當中子撞擊引發核裂变時也會釋放中子，因此可以產生鏈式反應，使核裂变持續進行。在核电站中，其能量產生速率控制在一個較小的速率，而在原子彈中能量以非常快速不受控制的方式釋放。 由於每次核分裂釋放出的中子數量大於一個，因此若對鏈式反應不加以控制，同時發生的核分裂數目將在極短時間內以幾何級数形式增長。若聚集在一起的重核原子足夠多，將會瞬間釋放大量的能量。原子彈便應用了核分裂的這種特性。製成原子彈所使用的重核含量，需要在90%以上。 核能發電應用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會產生核爆。但核電廠仍需要對反應爐中的中子數量加以控制，以防止功率過高造成爐心熔毀的事故。通常會在反應爐的慢化劑中添加硼，並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核分裂速度。從鎘以後的所有元素都能分裂。 核分裂時，大部分的分裂中子均是一分裂就立即釋出，稱為瞬發中子，少部分則在之後（一至數十秒）才釋出，稱為延遲中子。. 約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler，），出生於美國佛羅里達州傑克遜維爾，美国理论物理学家。 惠勒雖然沒有得到諾貝爾獎，但是他無疑是美國最重要的物理學家之一。作為物理學家，惠勒最重要的工作是與玻爾合作，在1942年共同揭示了核裂變機制，並參加了研製原子彈的曼哈頓工程。他還是美國第一個氫彈裝置的主要設計者之一。作為物理學教育家，惠勒培養出了幾代美國物理學家，他指導過的博士達50位之多——當下美國宇宙學或者天體理論物理的一線人物有相當一部分是惠勒的學生。.

原子弹

原子弹又称裂变弹（Atomic bomb），是一种利用核原理制成的核武器。由美国最先研制成功，具有极强的破坏力，在爆炸的同时会放出强烈的核辐射，危害生物和非生物组织。第一个裂变（原子弹）试爆释放出的能量为约20,000吨TNT（见三位一体核试爆）的相同的当量。第一个热核（氢弹）试爆释放相同的能量为10,000,000吨TNT的当量。.

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尼尔斯·玻尔

尼尔斯·亨里克·达维德·玻尔（Niels Henrik David Bohr，），丹麦物理学家，1922年因“他對原子結構以及從原子發射出的輻射的研究”而榮获诺贝尔物理学奖。 玻尔發展出原子的玻尔模型。这一模型利用量子化的概念來合理地解释了氢原子的光谱。他还提出量子力学中的互补原理。20世纪20年代至30年代间量子力学及相关课题研究者的活动中心，哥本哈根大学的理论物理研究所（现名尼尔斯·玻尔研究所），也是由玻尔在1921年创办的。 20世纪30年代，玻尔积极帮助来自纳粹德国的流亡者。在纳粹德国占领丹麥后，玻尔与主持德国核武器开发计划的海森堡进行了一次著名会談。他在得知可能被德国人逮捕后，经由瑞典流亡至英国，並於該國参与了合金管工程。這是英国在曼哈顿计划中承擔的任務。战后，他呼吁各国就和平利用核能进行合作。他参与了欧洲核子研究组织及的创建，并于1957年成为的首任主席。为纪念玻尔，国际纯粹与应用化学联合会决定以他的名字命名107号元素，𨨏。.

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核聚变

--，是将两个较轻的核结合而形成一个较重的核和一个很轻的核（或粒子）的一种核反应形式。在此过程中，物质没有守恒，因为有一部分正在聚变的原子核的物质被转化为光子（能量）。核聚变是给活跃的或“主序的”恆星提供能量的过程。 两个较轻的核在融合过程中产生质量亏损而释放出巨大的能量，两个轻核在发生聚变时因它们都带正电荷而彼此排斥，然而两个能量足够高的核迎面相遇，它们就能相当紧密地聚集在一起，以致核力能够克服库仑斥力而发生核反应，这个反应叫做核聚变。 舉個例子：两个質量小的原子，比方說兩個氚，在一定条件下（如超高温和高压），會发生原子核互相聚合作用，生成中子和氦-4，并伴随着巨大的能量释放。 原子核中蕴藏巨大的能量。根据质能方程E.

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曼哈顿计划

曼哈顿计划（Manhattan Project）是第二次世界大戰期間研發與製造原子彈的一項大型軍事工程，由美國以及給予相關支援的英國與加拿大執行，該計划於1942年到1946年間直屬於美國陸軍工程兵團的莱斯利·理查德·格罗夫斯將軍領導，工程原名為「代用材料項目發展」（Development of Substitute Materials），後改為「曼哈頓工程區」（Manhattan District）。期間，美方也吸收了較早展開的英國核武器研發計畫——「合金管工程」之成果。曼哈顿计划早在1939年即秘密地展開，雇佣了超过13萬人员，花费了将近20億美金（相當於2014年260億美金），超过90％的費用用于建造工厂和制造核裂变的原材料，用于制造和发展武器的部份僅佔不到10％，此一工程在橫跨美國、英國和加拿大三國的30多個城市中均有進行。 戰爭期間，美軍研發出兩種類型的原子彈，一為設計上較簡單、使用鈾235製成的「」，由於鈾235在天然鈾中僅佔0.7％，其他絕大部分都是質量相同、難以分離的同位素鈾238，故美方以三種分離方式來提高其鈾-235的濃度——電磁（「」）、氣體（「氣體擴散法」）與熱（「索瑞特效應」），大部分工作都在田纳西州橡树岭一地進行。 1941年12月7日，日本偷袭美国珍珠港，美国对日宣战，自此开始，美国正式卷入二战。此时，纳粹德国已经开始了德國核武器開發計畫「铀计划」（Uranprojekt），目的是制造出核武器，运用在二战之中。一些美国科学家提出，要在纳粹德国之前研发出原子弹。 1942年12月2日，在费米的指导下，世界上第一个实验性原子反应堆在芝加哥建成，成功实现了可控的链式反应。1943年春，奥本海默领导科研人员开始制造原子弹的工作；翌年，美国橡树岭工厂生产出第一批浓缩铀原材料；1945年7月12日，第一颗实验性原子弹开始最后的装配。7月16日，美国的第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠中试爆成功，爆炸当量大约21,000吨TNT炸弹。8月6日，美国向广岛投放名为小男孩的原子弹；3日后（8月9日），向长崎投擲名为胖子的原子弹。8月15日，日本宣告无条件投降，第二次世界大战结束。.

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