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核裂变,部分质量到哪里去了?(二)

已有 1230 次阅读 2022-7-24 10:34 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

对爱因斯坦的E=MC^2公式的商榷

                     晏成和

5、裂变、不知去向的质量

虽然人们制造成了威力强大的原子弹,可是对核裂变能量来源还是不甚了解、也不能解读其中细节。铀是人们熟悉的放射性原料,通过对核内微结构的分析,对铀核裂变-不稳定微结构有了初步的认识。

原子序数92的铀,说明核内有92/2=46个氦核, 占用了其中184个质子。

铀238,238-184=54 ,还有54个质子构成27个核元,均匀分布在O/P(5/6)核层的氦核间隙,所有的质子全部组成核元各居其位,因而较稳定。

铀235,235-184=51个质子,构成25个核元,在O/P(5/6)核层不能均匀分布,还有1个中子,中子在核元之间乱窜、躁动,搅乱内部秩序,所以不稳定。

外来中子轰击铀235,加剧了铀核的不稳定,分裂成两个核心释放出极大的能量-形成核裂变,一个铀236分裂成一个钡和一个氪,其核反应式如下:

铀235+中子——钡 + 氪 +几个中子

U235 + n ——Ba + Kr + n

原子序数:    92   =  56 + 36

原子量:     236  =  137.3+83.8 +14.9(几个中子、或不知去向)

原子量是查元素周期表计算的,表明铀236分裂成钡和氪气之后,还产生有几个中子(有资料说是2-3个中子),这几个中子窜到邻近的铀235原子核中,能够引发更多的裂变,引发核爆炸。14.9原子量中还有10多个的质量不知去向,这么明显的数字摆在那里,裂变后质量怎么会减少、到哪里去了?成为科学之谜,全世界的科学家都困惑、迷茫。

6、质能方程的提出

在牛顿物理体系中,静止的物体是没有能量的。百年前的物理学认为核内就是质子、中子挤成一团,是基本静止的,这巨大的能量来自哪里?困惑、迷茫,确实百思不得其解。这个时候,爱因斯坦拿出了E=MC^2公式,镇住了世界!质量变成了能量,既回答了质量的去向、又解释了原子弹巨大能量来源。质-能方程令全世界科学家顶礼膜拜、又深陷迷茫,没有细节、没有物理,没有质-能转换的过程和道理。

原子弹的爆炸惊天动地,现场完全不可能找到其中少量质子的变化和去向。巨大的动能、升腾的蘑菇云成为质能公式最好的诠释,于是质-能转换大行其道。

费曼说到,“在今天的物理学中,我们不知道能量究竟是什么?”科学人说不清能量是什么,牛人却可以用公式计算出质能转换,这确实有点匪夷所思。

此时的人们忘记了50年前物理大师卢瑟福发现:当α射线粒子打到空气时,探测器上出现了氢离子的迹象,他认为这个氢离子的来源应该是氮气(因为空气中以氮气为主)。卢瑟福解释这个结果时说,这是氮气里一个质子被α粒子打了出来,吸纳了附近的电子形成了氢离子。[1]

核裂变时、中子、核元解体,微结构分崩离析,质子逸出、吸纳附近的电子形成了氢气……百年前的大师可以把实验做的如此精细,在周边气体中发现质子,今天的物理人更应该在裂变的现场找到氢气、氦气,精确地统计到遗失的质量,实验核物理呼唤当今吴健雄,设计封闭的裂变实验,在核反应中,做到质量守恒,找到多出的氢气、氦气,证实或证伪质能公式。

7能量是什么、核内能量在哪里

能量是什么,蕴藏在哪里?拙博之前有文章讨论能量,认为物质能量是电子规则运动的动能,能量蕴含在电子规律运动的速率之中,能量由电子的运动进行传递、转换。至于裂变时产生的巨大能量应该是蕴含在核内,所以叫做核能。核内微结构以极高速率运转形成,微结构中子、核元的解体,裂变时巨大的能量迸发,极高速率电子振动辐射高频射线,这些都不是质量的贡献。                    

上一篇文章对质量的消失、质能转换提出质疑,有待于实验找到裂变中质子的去向。如果不是质子的质量变成了能量,那裂变的巨大能量来自哪里?

拙博之前有文章讨论能量,认为物质能量:电能、热能、光能、化学能都是电子规则运动的动能,常规的能量蕴含在电子规律运动的速率之中[2],能量由电子的运动进行传递、转换(如下表,最后一项核能是现在写的)。 

热能

核外电子运转速率的动能

化学能

物质内具有较高速率的核外电子的动能

光能

核外电子跃迁辐射的电磁波

电能

电子在电压作用下宏观运动的动能

机械能

核外电子的动能转换的宏观表现(内燃机)

生物能

核外电子的动能在生物体内的体现

核能

核内微结构及电子高速运转的动能

  可见常规物质能量蕴含在运动粒子-核外电子的规律运动之中,核外能量与运动的粒子(电子)直接相关。按照这个逻辑,核内能量则应该与核内粒子运动的动能直接相关。

拙博核内结构文章分析:在核内存在着两种运动:一种是电子围绕质子形成微结构;二是氦核按1/4/9分层形成壳层原子核,其中有少量核元、中子以极高的速率围绕中心氦核运转着。那么,按运动粒子是能量的携带者的理念,运转着的微结构就携带着动能,或者说核能就蕴含在微结构高速的运动之中。

 核能-裂变时产生的巨大能量和能量密度是常规能量的数万倍,寻找这个能量究竟蕴含在哪里,就有了初步的方向-核能应该是存储在核内粒子的运动之中。

   动能公式:E=1/2MV^2。

动能与速率的平方成正比、与运动体的质量成正比。这是个普适公式,适用于所有运动体的能量,当然适用于核内。

氦核的运转牵动核外电子、所以微结构运转速率肯定是等于或高于核外电子(速率:运转次数/每秒),但是半径较小。微结构是以氦核为主体,一个氦核有4个质子、一个质子的质量是电子的1836倍,还有核元、中子;此外核元、中子破裂时释放的能量γ射线。简略的算下来,一个氦核的动能接近一个核外电子的一万倍,一个铀235的原子核内蕴含的能量是其核外电子运动能量的20万倍,这个简略计算与核爆炸实际与TNT炸药当量接近。

由此看来,原子核内蕴含的巨大能量是实实在在的物理存在。在核裂变中,释放了部分的核内能量,已经是核外电子的运转、燃烧、爆炸能量所不可比拟的。核内的壳层运动分析已经找到了核内蕴藏的巨大能量,有了这合情合理的能量来源,就不需要为质能如何变化绞尽脑汁。现代吴健雄一定能找到裂变时质量的去向,物理的问题用物理来解,炫耀百年的质能方程将会在十年内请下神坛。

                        2022/7/18

参考文献

[1] 卢瑟福的实验文字摘自科学网 赵玉民先生的博文 在此感谢!

核科学群英谱(2):原子核物理学之父卢瑟福

[2] 晏成和,科学网 ,谈能量

谈能量




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