94 Pu 鈽 喧鬧者
2024-10-02 07:45:50
作者: [英] 凱薩琳·哈卡普
鈽是元素周期表上一位憤怒的年輕人。它似乎對自己被創造出來心懷憤懣。鈽不單單是心煩意亂,它的不同存在形式都表現出各種形式的憤怒,從沸騰冒泡的怨恨到一觸即發的暴躁。
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在加州大學伯克利分校,由格倫·西博格領導的團隊決定尋找超越元素周期表已知終點的新元素,他們正在進入一個未知的領域。他們知道,任何比鈾重的元素如果存在的話很可能是不穩定的,但他們無法預測94號元素會有多麼不合作和喜怒無常。
一種元素的特性是由其原子核中的質子數決定的,但是一個原子中的質子數並不一定是固定的。不穩定的原子會重新配置原子核中的粒子,並排出不需要的粒子,使自己更加舒適。有了合適的設備,科學家就可以用粒子轟擊原子,人為地改變原子核的組成。西博格和他的團隊就是通過這種方法,用粒子轟擊92號元素鈾,產生了94號元素。
發現了新元素,意味著你還可以為它命名。西博格選擇了冥王星,因為這顆微小的行星在11年前剛剛被發現,在太陽系裡極端偏遠的軌道上運行。這個選擇似乎是合適的,但冥王星是以羅馬神話里冥界之神的名字命名的,西博格聲稱自己當時並不知道這一點。事實證明,鈽的名字比他意識到的要合適得多。鈽正如它的名字一樣可怕。
西博格將鈽描述為「如此不尋常,以至於幾乎令人難以置信」。雖然他認識到這種元素的一些非凡特性,但仍然低估了這種元素的價值:「在某些條件下,它和玻璃一樣堅硬、易碎;在其他條件下,又和鉛一樣柔軟、可塑。在空氣中加熱時,它會燃燒並迅速碎成粉末,在室溫下它又會緩緩分解……它是所有化學元素中獨一無二的,即使是一點點,也有極強的毒性。」
西博格只是描述了鈽的一般情況,當你開始研究這種元素的不同種類時,會發現情況變得更糟了。
每個鈽原子核內的94個質子都帶正電荷。正電荷互相排斥,所以中子——顧名思義就是中性的粒子——需要把它們維持在一起。原子核里中子的數量對元素的特性沒有影響。鈽,不管它有144個還是150個中子,鈽都是鈽,只是種類不同,我們稱之為同位素。
鈽-238,有144個中子,是一個仇恨之球,想要毀滅一切。但相對而言,它的破壞性較小。這種同位素是一個威力巨大的輻射發射器。從外觀上看,鈽塊閃耀著紅熱的光芒。然而,它發出的輻射並不會傳播太遠,一張紙就能擋住。鈽-238那被壓抑的能量可為衛星和探索太陽系的太空飛船供能。
相比之下,鈽-240非常不穩定,用來做核武器也不合適。它不僅會釋放出多餘的粒子,還會在最輕微的激發下發生裂變。它那不合時宜的裂變會導致炸彈失效,而不是核爆炸。
介於這兩個極端之間的是鈽-239。它有可怕的脾氣,但需要適當的刺激才會發作。和鈽-240一樣,鈽-239也可以發生裂變,變成碎片,同時釋放出巨大的能量,但它必須經過中子的轟擊才能被激發到相當的程度。如果將鈽-239的原子分散開來,並控制周圍飛行的中子數量,你就得到了一個可靠的能源,可以用來發電。還可以將鈽-239原子緊密地封裝在一起,這樣你就得到了一枚炸彈。
1945年7月16日,一個鈽-239球體被擠壓在一起,引發了世界上第一次核爆炸。參與設計的科學家們為這次爆炸的威力下了賭注。諾貝爾物理學獎得主奧本海默曾預測,它的威力相當於300噸TNT炸藥。而事實上,僅僅6千克(13磅)多一點的鈽-239爆炸的威力竟然相當於15000噸TNT炸藥的威力。當奧本海默看著12千米高的蘑菇雲直衝雲霄的時候,他想起了古印度經文《薄伽梵歌》中的一句話:「現在我成了死神,世界的毀滅者。」