第668章 同位旋守恒!原子核液滴模型!铀裂变理论内核!震撼全场!
泡利提出的中微子猜想,立刻就彰显出布鲁斯会议至高无上的地位!
这又是一个能震动物理学界的发现!
但大佬们却露出一丝苦笑。+x\d·w¨x.t^x,t¨.`c?o-m,
因为弱力的复杂远远超越了众人的想象。
强力只涉及到质子和中子两种粒子,但是弱力却涉及到了四种粒子。
所以大家下意识地认为,弱力肯定要比强力更难。
毕竟三体问题绝对比两体问题复杂无数倍。
然而,事实是强力比弱力更诡异。
在经过一番讨论之后,泡利高兴地回到座位。
刚刚大佬们的提问,让他有了新的感悟,回去后可以再完善自己的中微子假说。
这时,郎之万说道:
“下一个,有请德国莱比锡大学的海森堡教授。”
海森堡站起身,走到台上,先朝着众人点头,接着说道:
“今天我的报告内容是关于强力的。”
“自从布鲁斯教授预言强力和弱力的存在后,现在已经有很多实验能间接表明,这两种力是真实存在的。”
“但是关于它们的作用机制,目前还一无所知。”
“而我的研究内容,则是聚焦于强力中的一个小问题。”
“我们知道,强力是把质子和中子束缚在一起的力。”
“但是质子带正电荷,中子不带电,为什么两个性质截然不同的粒子,可以受到同一种力的影响呢?”
“电磁力只能作用于带电粒子,而无法作用于中性粒子。”
“但是强力却打破了这一点。”
“因此,我大胆猜测,质子和中子肯定存在一种未知的性质。”
“这种性质能无视电荷差异、质量差异,让两种粒子同时受到强力作用。”
“根据理论推导后,我找到了这样一种性质,我把它命名为【同位旋】。”
哗!
众人皆是一惊!
海森堡的研究内容虽然不够通俗易懂,但是其重要性不言而喻。
这个同位旋,或许能揭示一部分强力的本质。
而且他竟然是从纯理论上推导出这种性质。
这简直和当初对方推导矩阵力学如出一辙。
“太强了!”
“泡利和海森堡这对师兄弟,是量子力学的绝代双骄。”
众人的夸赞让海森堡有点飘飘然。
他继续说道:
“具体过程是这样的。”
“大家请看屏幕。”
海森堡一边演算,一边讲解:
“按照量子力学的思想,同位旋也是一种量子数,和自旋类似,都是粒子的固有属性。¢6`1/看?书,网* ,更~新¨最¨快·”
“其实,我正是参考自旋,才取名为同位旋。”
“可以把电荷不同强力相同的粒子,看成是相同粒子处在不同的电荷状态。”
“举个例子。”
“现在有一种粒子a,它在受到强力作用后,同位旋发生变化。”
“其中一个变化让a粒子变成了质子,另一个变化让a粒子变成了中子。”
“如此就能解释,为何中子和质子都受到强力的影响了。”
“有一点需要注意。”
“同位旋是一种数学上的表示方式,它和粒子的电荷、质量或其它量子属性并无直接联系。”
“可以形象地理解,同位旋是粒子内部的一种对称性,反应的是粒子可以进行某些转换,而不改变其性质。”
哗!
全场震撼!
海森堡的工作非常漂亮。
他结合量子力学的思想,从量子数守恒或者对称的角度去研究粒子。
按照目前对强力的认知,如果它真的存在,则必然同位旋守恒。
这从数学上是严格证明的。
这时,费米忽然提出了一个问题:
“海森堡教授,按照你对同位旋的定义,它应该和弱力也是有关系的。”
“同位旋变化导致质子和中子的性质发生改变,这也是β衰变的现象。”
“请问,这方面你有什么研究吗?”
海森堡顿时一惊!
他还真没有考虑过这方面。
本来他引入同位旋概念,就是为了解释强力能同时束缚质子和中子的原因。
但是经过费米这么一提醒,他忽然发现,好象同位旋真的和弱力也有关系。
于是,他兴奋地说道:
“抱歉,费米教授,我暂时还没有考虑过。”
“但你的问题对我非常有用,或许我要考虑一下把同位旋引入弱力。”
普朗克、索末菲等老一辈物理学家们面带笑意,非常欣慰。
泡利、海森堡、费米等人的表现堪称精彩无比。
这些年轻人已经走在了物理学的最前沿,向着未知的强力和弱力发起冲击。
“布鲁斯会议已经是年轻人的主场了!”
李奇维看着两人的讨论,微微一笑。
真实历史上,费米是在三个人的成果基础上,才最终创建了四费米子理论。
分别是泡利的中微子,狄拉克的量子电动力学,海森堡的同位旋守恒。
并且费米还发展了同位旋理论。
同位旋一共有三个分量,就好象坐标系的轴投影。
在强力中,同位旋是守恒的;但是在弱力中,同位旋不守恒。?/求!′?书?帮? (?_首×?-发+
并且弱力下的同位旋被称为“弱同位旋”。
由此可见,相比引力和电磁力,强力和弱力确实有点过于复杂了。
此刻,海森堡和费米就同位旋的概念,进行了热烈的讨论。
卢瑟福笑着说道:
“费米虽然身在实验物理,但是心还在理论物理。”
大佬们听后哈哈大笑。
会议继续进行。
“接下来,有请丹麦哥本哈根大学的玻尔教授。”
哗!
众人顿时齐刷刷看向他。
玻尔的大名,仿佛已经很久没有震撼物理学界了。
作为布鲁斯教授的首席大弟子,玻尔之名,曾经如日中天,激励了一代的年轻人。
海森堡、泡利、狄拉克等人都曾以他为偶象。
因为对方不惧老师的权威,在行星模型的基础上,提出量子化轨道模型,正式开启量子论的时代。
虽然如今量子论已经变成了旧量子论,量子化轨道也被电子概率云所替代。
但是没有人会因此否定玻尔的功绩。
他依然是量子力学中公认的大佬级人物。
而今天,对方又会带来什么研究成果呢?
玻尔的心情同样激动。
他在之前两届的布鲁斯会议上,没有特别出彩。
量子力学几乎被那些年轻小伙子们全部包圆了,没有他这个大哥下手的机会。
而现在,他终于又有了自认为还可以的成果。
“今天,我分享的内容是关于原子核模型的。”
“我们知道,原子由原子核和电子组成,电子以概率云的形式随机出现在原子的任意一处。”
“但是原子核本身的结构又是什么样的呢?”
“一堆质子和中子结合在一起,会产生什么性质呢?”
“为此,我提出了【液滴模型】。”
说罢,玻尔打开准备好的投影仪,说道:
“大家请看。”
“液滴模型是我从原子核内核子-核子强耦合这一性质出发,从而创建的一种原子核模型。”
“我将原子核视为一个带电荷的理想液滴,根据液滴的运动规律,对原子核进行描述。”
“在这个过程中,我把量子力学和经典力学电磁学的理论结合在一起使用。”
“液滴模型能够阐述原子核的静态性质以及动力学规律。”
“比如质量规律、表面振动、变形核的转动,乃至核裂变!”
哗!
全场震撼!
玻尔教授果然要么不出手,一出手就是惊天动地。
他竟然用自己创造的液滴模型,从理论上描述了核裂变的过程。
简直过于牛逼!
然而,这还没完,玻尔继续说道:
“为了更逼近原子核的真实情况,我又多加了几个自由度。”
“比如,把质子和中子看成是两种不同的流体,甚至将自旋取向也看成是一种不同的流体。”
“这样就能解释可压缩性等性质。”
“液滴模型主要包含两个主要内容。”
“一个是球形核的表面振动,另一个是核裂变机制。”
“推导公式如下所示。”
“可以把核裂变看成是液滴的一分为二。”
“我们知道,液体具有表面张力,会阻止自身的分裂。”
“原子核液滴同样也是这种情况。”
“想要将原子核进行分裂,就需要额外的能量打破这种张力。”
“当高能粒子撞击原子核时,就会与其合并在一起,形成受激的半稳定复合核。”
“这个复合核就象液滴一样晃晃悠悠,直到最后撞击效应结束。”
“而结果无非是两种。”
“要么释放能量,要么释放很小的粒子。”
“后者就是如今核裂变现象的实验基础。”
轰!
全场震惊不已!
玻尔的理论虽然从难度看,好象不如泡利的中微子,海森堡的同位旋。
但是从创新性上看,绝对是同一级别的成果。
他利用最简单的理论,就把原子核的性质从理论上创建了框架。
甚至可以解释很多的实验现象。
众人无不惊叹:
“这太了不起了!”
“玻尔教授果然宝刀未老!”
尤其是搞实验物理的众人,更是感慨道:
“理论也不一定需要非常复杂的数学知识嘛。”
“大道至简。”
玻尔在液滴模型中,并未使用什么高深的数学或者物理技巧。
就是从液体表面张力的思想出发,把表面能、结合能、体积能等物理概念糅合在一起。
但是结果却意外地惊喜。
这时,卢瑟福忽然问道:
“玻尔,按照你的理论,原子核应该不可能发生大型的裂解。”
玻尔说道:
“是这样的。”
“如果想将液滴一分为二,需要克服巨大的结合能。”
“粒子本身所携带的能量不可能满足这一点,从理论上可以证明。”
说罢,他直接开始计算,证明这是不可能的。
众人恍然大悟。
这样一切都说的通了。
目前的核裂变都是只减少几个质子的核裂变,只能产生很小的碎片。
那是因为碎片越小,逃离原子核所需的能量越低,越容易发生。
理论和实验吻合!
玻尔牛逼!
然而,只有李奇维看完玻尔的内容后,内心哭笑不得。
真实历史上,一代领袖玻尔提出的这个液滴模型,可谓坑了无数人。
正是因为受到这个理论的影响,大家都认为大型核裂变是不可能的。
除了一个人,她就是迈特纳。
当时迈特纳受到纳粹的迫害,逃到了瑞典。
但是她依然在坚持研究铀的核裂变现象。
在当时,按照玻尔的液滴模型,铀核裂变只会生成原子序数小几个的新原子核。
但是物理学家却从核裂变的产物中,发现了原子序数只有铀一半的新原子核。
这简直不可思议。
某一刻,迈特纳灵感乍现,想象着一个巨大的原子核,突然裂成两半,生成两个差不多大的碎片。
这样就能解释实验现象了。
但是迈特纳也知道玻尔的液滴模型。
这貌似是不可能的。
因为从理论上看,铀原子核太大了,如果想要一分为二,至少需要200v的能量。
单单靠一个中子的撞击,根本不可能。
当时最先进的粒子加速器,也产生不了这么高动能的粒子。
这个能量从哪里来呢?
当时,迈特纳想到了一个至关重要的细节。
那就是:一个铀原子核如果一分为二,那么它的质量会减轻质子质量的1/5。
根据质能方程,这部分缺失的质量将转化成能量释放出来。
迈特纳一通计算,惊喜地发现,质子质量的1/15转化成能量,正好就是200v。
如此一来,一切都能解释通了。
原子核是可以一分为二的!
玻尔的液滴模型,虽然误导了很多人,但也为这种重核裂变提供了严格的理论基础。
于是乎,铀核裂变的故事就正式开启了。
此刻,玻尔还在前方滔滔不绝地阐述他的液滴模型。
他浑然不知自己的理论,将怎样影响着铀核裂变这个伟大的发现。
李奇维目光深邃地看着一切。
随着玻尔提出液滴模型,为核裂变铺平了理论的可能,盘古计画就越来越近了。
在后世,很多人一听到原子弹,就认为是质能方程的功劳。
甚至把质能方程和原子弹划等号。
然而,李奇维这一路亲自走来,才深刻明白,人类能掌握核的力量,是多么的不容易。
会议还在继续。