原子核的裂变yuanzihe de liebian

一个重原子核分裂成为两个或多个中等质量原子核的核反应。它是获得原子能的一个重要途径，有着重要的实用价值。同时因为裂变是一个极复杂的核反应，研究这一反应有助于核物理学的发展。裂变可分为自发裂变和感生裂变两种方式，前者为是在没有外来作用下的裂变，类似于不稳定重核的放射性衰变，只是这种裂变半衰期很长，比较少见。后者是在外来粒子（通常为中子）轰击下产生的裂变。1938年O.哈恩和E.斯特拉斯曼发现慢中子可使铀核裂变，最终产物为镧和钡，并可放出近200兆电子伏的原子核能。德国物理学家L.迈特纳和O.R.费里施的严格化学分析及云室照片分析表明：中子轰击铀核发生裂变，其产物中除两个中等质量的碎片外，还有1～3个中子及γ射线等。我国科学家钱三强发现了铀核的三裂变现象。进一步研究人们发现，除中子以外，快质子、氘核、γ射线等也能使重原子核裂变。迈特纳根据N.玻尔的原子核液滴模型，从理论上解释了铀核的裂变过程。在此基础上美国科学家费米提出通过核反应堆实现链式反应，大规模释放原子能的设想，并把其变为现实。
²³⁵U裂变碎片质量数A在72～158之间。97%的²³⁵U分裂为85238U、²³⁹Pu等。由原子核的平均结合能曲线可知：中等质量的原子核(50235U裂变，其碎片动能为167兆电子伏，中子动能为5兆电子伏，γ射线能量为5兆电子伏，β衰变能为5兆电子伏，γ衰变能5兆电子伏，中微子能量11兆电子伏，总共198兆电子伏，与理论值相当符合。根据这样的计算，1克²³⁵U全部裂变释放出来的核能，相当于2.5吨优质煤全部燃烧释放的化学能。
利用核的液滴模型可以分析裂变现象，如下图所示为235U的热中子感生裂变的产额曲线。由于核力作用范围只能达到大原子核直径的几分之一区域，所以重原子核里不少质子之间的静电斥力有超过核力的机会。当一个外来中子闯进这个重核里时，扰动的结果使原子核剧烈振荡，成为处于激发态的复核，并可能使整个核变成椭圆形。核力无法把所有核子抱成一团。一旦在椭圆的两端形成正电荷中心，静电斥力中心就会更加把核向两个相反方向排斥，愈排斥愈长，出现哑铃状，最终不可避免地破裂成两块质量大致相同的碎块，同时放射出若干个中子。裂变后的原子核应当比它们的稳定的同量异位素含有更多的中子，因为由热中子和²³⁵U组成的复核中，中子与质子的数目比为1.57，而与裂变产物同质量的稳定原子核中的中子与质子数目比为1.17～1.52，裂变后的原子核的中子数过多，预料应当有β衰变。实验证明确实如此，例如²³⁵U裂变的产物之一₅₄¹⁴Xe₀具有β放射性，其β衰变过程为所以从重核裂变的产物中可获得多种放射性同位素，它们在核科学的研究与开发中具有广泛的用途。

碎片质量数

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