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数量级物理学的故事(9):Fermi的trick (1)

已有 5175 次阅读 2012-12-14 17:32 |个人分类:学海无涯|系统分类:科研笔记| 故事, Fermi, 数量级物理学

我们还是回到原来的没有讲完的故事:19457 16日第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠引爆成功40秒后,试爆现场附近的科学家感受到冲击波的气浪。费米伸手向空中撒了一把碎纸片,落在他身后2.5米的地方。根据这个“实验数据”费米估算出的爆炸威力相当于一万吨TNT,与仪器测到的两万吨的数值是同一数量级。

 

那么,Fermi是怎么估算原子弹爆炸当量的呢?

 

我们来看看Fermi手头的数据:1. 时间:爆炸后40秒;2. 长度:撒出的纸片落在他身后2.5米处。就凭这两个数据吗?

 

显然他还知道第三个:他所在的位置距爆心的距离!尽管他自己没有说,但是查查其它资料可以知道:当时他们这些观察人员距爆心(ground zero)是10英里,大约16公里多一点。

 

Bingo!这不是和Taylor手头的数据一样吗?Fermi知道距冲击波到来距起爆的时间和距爆心距离!根据前面的分析:

 

E= P rR5t-2

 

代入P~O(1)r=1.25kg/m3t=40sR=1.6x104m,我们可以得到E=8x1017J

 

这个数字比Taylor估计的大4个数量级!就是说,对应2亿吨当量!

 

Taylor的方法在这里为什么不适用了?一定是哪里出了问题!

 

 



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2 韦玉程 张鹏举

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