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一公斤中子的威力有多大?质子、电子呢?

已有 9826 次阅读 2015-12-29 11:52 |系统分类:科普集锦| 电子, 高能物理, 中子, 原子核, 质子

中子是个神秘的家伙,人类认识它晚于电子和质子,直到1932年才被识破真容。

其质量重于质子,也重于质子和电子的总和。基本相当于1个质子和2.524个电子的质量之和:标准质量1.67492747x10-27kg

中子不带电的特性,完全可以在凝聚态物质世界里横冲直闯。真要给你1kg中子,真还发愁找不到合适的容器,无论多么厚实,它都可以穿墙而过。

这还不打紧,更要命的是,就算它懒洋洋地在物体里悠闲散步,那也可能是不得了的滚地雷,与其他物质的核就算碰瓷,那也惊天动地:释放至少2MeV以上的能量,再翻两番也不奇怪。

例如:

n(常温0.025eV)+ 10B(静止) ➛ 7Li*(0.84MeV)+ 4He(1.47MeV)+ 0.48MeV(γ光子)

要知道2个氢原子与1个氧原子剧烈燃烧反应才释放不到3eV的能量,可想而知,中子到处晃荡该有多危险:闹出的动静比普通化学燃烧大出一百万倍!

如此巨大能量,破坏力极其强大。当然,善用中子也能造福人类。例如上述中子与硼的反应,介入治疗用于行刺点杀癌细胞,或可救人一命。

好在造物主体恤苍生不易,从原子核中解放出来的自由中子,没有让它自由自在的好日子太长,就给它戴上紧箍咒:大约15分钟左右发生β衰变,变成带电的质子,并高速射出一枚电子和一枚反电子中微子。多出的相当于1.524个电子质量的等价能量0.779MeV,就在电子动能,以及中微子之间分配了。相当一部分能量被中微子带到无法想象和预测的天涯海角。

新生质子,再从原子大街上捡一个“喝醉酒”的电子,就大大方方蜕变为氢原子,从此无法随心所欲闯荡江湖了。运气好的话,质子不用捡醉电子,而是逮到同出于中子的“原配”电子,只可惜此机会只有百万分之四,此时大部分衰变能量被中微子偷走,原配电子脚软,只好依了原配质子哥哥!

你要喜欢这种浪漫,送你1kg中子如何?那可不得了。恐怕全中国的发电站的总功率,都比不上这一袋子中子的威力!不信?我证明给你看。

一个中子的功率= 0.779MeV(衰变能量)/881.5s(平均衰变时间) =1.4228x10-16W(瓦特)

1kg含有1kg/1.67492747x10-27kg = 5.97x1026个中子,乘以单个中子功率,得到总功率= 8.5x1010W = 85000MW

85千兆瓦的功率,是不是与中国电站的总功率有的一比?

这么威猛的东东,原子弹也要甘拜下风,怪不得某些超级大国要搞中子弹了。

天体物理学预测了中子星的存在,但强大引力作用,使得内部的中子脸贴脸挤在一起,根本没机会衰变成质子电子,故而再多的潜在能量也白搭。

中子星的比重大得说出来吓晕你:1茶匙的中子比整座喜马拉雅山还重!或者说一个篮球那样大的中子球,比整个地球还重!

大量中子是很难靠人工生产获得的。搞科研弄它几颗还是有办法的。美国几年前刚建成大型中子散裂制造中心,占地好几个足球场那么大,中子产量也还是低的可怜。有兴趣利用中子作科学实验的朋友,可以直接向美国中子散裂源管理机构申请,一般都能批下来。

听说中国也要上马大型中子散裂源,期望早日成功!

相对来说,搞1kg质子或电子,就没那么难了,也没有太大危险。

例如:将1kg氢气,高温加热成等离子体,再用静电场分离出你要的1kg质子应该不是太难的。

也可将大量的具有热电子发射能力的材料,封装于体积足够大的真空管里。加热该材料后,大量电子气就会弥漫而出。只要你有大地方存放,弄出1kg电子气还是有可能实现的。

本网名博刘全慧教授,不是经常研究电子气的量子热力学问题吗?给他1kg电子气,定会让他高兴得3天睡不着觉,呵呵!

微观世界也是蛮哲理的,与宏观世界何曾相似:中庸之道就相当于中子,它是中国几千年文化的精髓之一。大中华能立于世界强国之林,不正是中庸之道巨大威力的体现?纵观世界,走极端的民族国家似乎都不咋地。




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