第六百四十六章 于敏构型....问世!(上)

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“......”

此时此刻。

看着面前一脸好奇宝宝的于敏,徐云的神色却不由微微一愣。

过了片刻。

他的小心脏仿佛被人重重的揪了一下,一股热流瞬间从他的脖子直冲耳后,呼吸都随之出现了片刻的停滞。

妈耶?!

我听到了啥?

早先提及过。

原子弹这玩意儿稍微键盘侠一点的说,只要有充足的核材料,其实是可以通过大量试验反复试错造出原子弹的。

虽然这种试错成本会很高,但逻辑本身是没毛病的——也就是它可以靠资源硬生生堆出来

可氢弹却不一样。

氢弹在构型确定之前的任何试验都是徒劳,而构型的理论突破非常依赖极个别天才科学家的灵感闪现。

最典型的代表就是海对面的泰勒和乌拉姆两位大佬,也是公认的海对面氢弹之父。

上世纪50年代。

就在所有核物理学家为氢弹的构型一筹莫展的时候,泰勒和乌拉姆共同发表了一篇论文,他们认为核爆产生的射线,可能是引爆氢弹的关键。

因为要满足聚变的条件,除了核爆产生的极高温之外,还需要有高密度的聚变材料才行。

因为正常来说,核爆冲击波会将附近所有物质炸得粉碎,根本无法形成聚变所需环境。

泰-乌认为。

如果核爆后射线能够先于冲击波释放.....虽然这个时间差小到以纳秒计算,但这几纳秒已经足够在氢弹材料被炸散之前,通过巧妙设计的构型将射线的能量引发聚变。

这便是赫赫有名的-构型原理,同时这也是这是这两位氢弹之父公开发表的最后一篇论文。

此后他们就再也没有任何关于氢弹的理论或数据发表,氢弹构型被海对面列为绝密中的绝密,哪怕在2023年都依旧如此。

但另一方面。

具体的氢弹构型虽然是高度机密,可氢弹的相关理论原理还是有迹可循的。

例如氢弹的基底反应离不开三个热核反应类型,也就是氘氘聚变、氘氚聚变和氚氚聚变。

这就像你做开水白菜,肯定需要鸡肉白菜锅炉这些材料或者设备,属于最最基础的问题,保密也保密不了。

可问题是光知道这三个类型压根没多少意义,只有确定到某个具体答案才有价值。

因为无论是氘还是氚它们都是极其珍贵的材料,在眼下这个时期制备起来实在是太困难了。

氘需要从海水中提取非常昂贵,而氚的制备只能依靠核反应堆,技术难度高出品率又低,某种意义上价值远超等量的黄金。

海对面用的方法是修建海水提纯氘的工厂,再用提取出的氘在反应堆中人工嬗变造出氚,然后做氚靶和氚束加速器进行打靶实验,来测量轻核反应的反应截面。

这是最自然不过的步骤了,但对于如今一穷二白的兔子和几乎为零的工业基础来说.....眼下国内连最基本的电力供应都没法保证,谈何做成这种体系?

虽然国内去年就修建了一台核反应堆,但它的实质任务其实是充做原子弹的后手——如果铀弹搞不出来,那么这个反应堆就会提供钚来研发钚弹。

所以在原本历史中,这台核反应堆直到七年后才会正式运行。

至于临时转职用来搞氚嘛....也许八年十年可以搞定,但那时候黄花菜都凉了。

因此兔子们注定不可能沿着海对面的这套体系去复刻,它们唯一的路就是先确定氘和氚哪个更加重要,然后选定一个方向无脑莽。

这就像你买显卡,4070ti、4080、4090都还不错,最好的办法就是全部买来一张张试。

可问题是你现在没那么多预算,那么就只能先看各种测评,确定哪张卡性价比最高再入手了。

原本按照徐云此前和那位首都作家的约定,他会在时机合适的时候把这事儿告诉大于。

结果没想到他这头还没开口呢,大于那头居然就已经意识到了这一点?

随后徐云深吸一口气,假意费解的看向了大于,对他问道:

“大于,你也看到我现在才刚醒没多久,所以你刚刚说的这些我没能太跟得上...你能详细解释解释情况吗?”

大于闻言点了点头,主动走到窗户边拉开了窗帘(杨开渠已经日常去注射紫杉醇了),接着又回到了徐云身边。

只见他顺手拖了张小板凳坐下,同时对徐云解释道:

“徐云同志,你应该知道,所谓核反应截面,乃是核反应中的一个非常重要的概念——甚至可以排到前几的

那种。”

徐云轻轻嗯了一声。

核反应截面,这其实是一个非常有趣的词儿。

它描述的其实并不是某个单位面积,而是表示一对粒子发生碰撞的概率。

可它不但名字叫截面,基础单位也是面积的平方米、平方厘米等等....

其实这也不奇怪。

大家可以先回忆一下宏观世界的截面概念:

如果一个球的半径为r,那么它的截面就是πr2。

当有另一球体的运动轨迹与该截面相交,它们俩就会发生碰撞。

然后再把这个情况拓展到微观领域:

假设有2个原子核,氘核和氚核,想象氚核被力场包围着,通常考虑为强核力场和电磁力场。

所以与入射粒子运动方向垂直的阴影区域就是反应截面,进入到这一区域的粒子,就会进入到强核力或电磁力的作用范围。

考虑强核力时,这个作用力区域就被称作聚变截面。

聚变截面的基础单位叫做靶恩或者巴,一巴等于0.8x10^-28平方米,不过一般会把0.8看成1,然后写成10^-24平方厘米。

随后大于又在自己的小本本上熟练的写下了几个数字,说道:

“徐云同志,在核裂变过程中,中子与235的裂变截面为600巴——这是一个已经多方确定过的参数。”

“但核裂变截面不需要考虑约束条件,如果把情景转换成计算聚变截面,电磁斥力就需要考虑在内了——也就是2个目标核子必须有一定的....初速度。”

“海对面以此构造出了-构型,其中氚的占比很重。”

“但是.....我在引入了布赖特-维格纳方程计算之后,整个聚变截面在数学上却发生了一个变化。”

只见大于先是在纸上划出了一条【】顺时针旋转90度的图像,同时语气也变得不太确定了起来:

“原本截面的图像是这样,像是个翻转了90度,用我们汉语的写法就是先上提,然后右横。”

接着大于又划出了一条曲线:

“但在引入布莱特-维格纳方程后,聚变截面在算到小数点后第八位的时候,却变成了一条曲线。”

“也就是即使在很低的温度下,或者说两个粒子即使具有很低的动能,也能够发生聚变反应,只不过截面很小罢了。”

“而这个截面的上限就是5巴,和对面计算出来的氚氚反应最大截面为15个巴的结论相差了太多太多。”

“同时这种截面的次级形状又是圆球形,所以......”

看着有些支支吾吾的大于,徐云的心中顿时闪过了一丝恍然。

原来如此.....

他就感觉大于昨天的状态怎么有些奇怪呢,原来是他在计算的时候想到了聚变截面的事儿:

当时他负责计算的是原子弹柱状次级,虽然这玩意儿和氢弹的次级并不是一个概念,但二者的形状还是相同的。

而大于计算出来的次级却是一个圆球形,这种情况下大于便很自然的开小差了。

可即便如此,大于也依旧准时完成了计算工作,真是恐怖如斯啊......

按照原本的历史发展。

大于最快都要在两年半以后才会想到这个问题,眼下这算是直接加速了一个坤坤的成长期了吗.....

不过事情既然已经发生了,那么眼下的徐云便没有再迟疑的理由了。

于是他很快正了正身子,对大于说道:

“大于,所以你现在纠结的是对自己的结果不太有信心....或者说不知道用什么物理概念去解释这个数学结果?”

大于飞快的点了点头。

他迟疑的就是这事儿。

数学在很多时候不会说谎,但有些时候数学正确却并无法代表现实也正确。

比如后世的阿库别瑞度规....也就是曲率引擎的解析解。

这玩意儿在数学上已经完美到了无懈可击,但现实里你可曾见到过曲率引擎出现?——图产生的时空扭曲不算。

还有威腾的理论,这也是个数学完美但物理没有证实的典型。

大于的性子本就极其严谨,更别说氢弹的研制关国家命运,因此这个问题他要是不搞清楚....那就不是几天睡不着的事儿了。

随后徐云朝大于做了个淡定的手势,解释道:

“大于同志,如果你是要找我讨论氢弹的具体设计...说实话我可能无能为力。”

“但这种聚变截面涉及的是粒子物理情景

,所以不瞒你说,我还真了解一些。”

“其实导致这种情况的原因很简单,那就是海对面没有考虑到亚原子粒子所具有的量子效应。”

大于顿时一怔:

“量子效应?”

“没错。”

徐云用力点了点头,说道:

“准确来说,是微观粒子的隧穿效应、波动效应、以及共振效应这三个概念。”

“大于,你刚才说你引入了布莱特-维格纳方程,也就是reit-igner方程对吧?”

“那么你肯定也推导出了这个方程的核聚变变式,也就是单能级中子俘获的共振截面是不是?”

大于立马回了声没错,将手中的笔记本往前翻了一页,露出了上头的一道公式:

σγ(c)=σ0ΓγΓ(0c)121/(1 y2) 2Γ(c?0)。

徐云见状,暗道了一声果然如此。

大于的这道公式其实不难理解,0就是质心坐标系中共振峰的能量....也就是 c Δb与复合核激发态所匹配的能量,Γ为12共振峰值对应的总能量宽度,σ0是最大的截面,Γγ是辐射俘获宽度。

这算是布莱特-维格纳方程的基础变式之一,但更深入的一些物理意义却暂时没被解析出来。

随后徐云想了想,在脑海中过了一遍思路,对大于说道:

“大于,在这个公式的基础上,你先引入量子隧穿,然后想想会发生什么情况?”

“量子隧穿啊.....”

大于闻言摸了两下下巴,很快开始思考了起来。

量子隧穿。

它是指粒子在经典力学下无法通过能量壁垒,但在量子力学下却有一定概率穿过的现象。

其基本原理是根据量子力学的波粒二象性,粒子可以表现为波的形式,它的波函数可以在势垒外衰减,但是存在一定的概率穿透势垒并进入势垒内部。

在势垒内部,波函数的幅度和相位均受到影响,而在势垒外部,波函数的幅度随距离的增加而指数级衰减,但其相位不变。

当粒子遇到能量势垒时,根据波函数的性质,其波函数会在势垒内部反射和透射。

即使是在能量低于势垒高度的情况下,粒子也有一定概率穿过势垒并出现在势垒另一侧。

这种现象在微观尺度上很常见,如电子穿过材料的能带隙、a射线穿过物体等都是量子隧穿现象,相关概念也在数十年前就被提出了。

几分钟后。

陷入沉思的大于忽然想到了什么,眼前顿时一亮:

“徐云同志,莫非你的意思是.....”

“由于量子隧穿的存在,所以克服库仑势垒所需的温度比预期的要小,粒子克服静电屏障的概率增大,加上介质下温度下的麦克斯韦分布近似.....”

“所以碰撞聚变的粒子动能处在一个狭窄的能量窗口,从而导致聚变截面也会进一步降低?”

徐云重重点了点头:

“没错。”

量子隧穿对核聚变的影响其实是很大的,例如太阳之所以能天然发生聚变反应,原因也是在于量子隧穿的存在。

大于所提到的这个窗口其实就是赫赫有名的伽莫夫窗口,但进一步分析的话还要加上劳森判据和三乘积才行,具体就不多赘述了。

不过眼下大于纠结的核心主要在于截面差值的物理性质,因此徐云只需要帮他理清脉络就行了。

果不其然。

在被徐云点通了量子隧穿的影响后。

大于很快便将注意力放到了共振效应上。

这一次不需要徐云提示,他便很快自己做起了分析:

“如果在核聚变考虑共振效应,那么显然指的就是3a反应......”

“在非弹性散射发生后,剩下原子核仍处于激发态,被释放的中子能量必然明显小于入射中子的能量,也就是负荷和有可能释放两个或者多个中子的能量。”

”复合核有可能释放两到多个中子的能量,中子与原子核可以不发生中子吸收与复合核的形成而相互作用,这里应该就要用共振能区来解释了...嗨,这我怎么想不到呢,我真笨.....”

“然后这样这样...再那样那样....”

十多分钟后。

大于有些感慨的将圆珠笔放到了桌上,眼中闪过了一丝光芒:

“果然....所有轻核反应的截面均绝对不可能超过5巴,泰勒他们在这个数据上算错了!”

在双人组联名发布那篇封神之作之前.

..也就是1950年的时候,泰勒曾经单独发布过一篇论文。

论文中详细的推导了轻核反应的截面问题,并且极其笃定的宣称氚氚反应最大截面是15个巴。

这个结论的推导过程非常精细,绝不可能是刻意放出来诱导外人的消息——那时候欧美几大国家都在全力研究轻核反应的理论问题。

并且根据毛熊那边掌握的情况来看,-构型也确实顺延了这个理论结果。

也就是海对面所以得氢弹数据设计,都是按照“氚氚反应最大截面是15个巴”来做的。

这种做法并不能说有问题,因为15巴的情景显然要大于5巴。

就相当于你配了台电脑,实际总功率是550,但你在计算的时候算错了,算成了1000。

于是你买了个1000的电源,这种瓦数负担550肯定没有任何问题——电源的瓦数不怕超了多少,只怕低。

但另一方面。

1000的电源在成本上显然要比550高一大截,支出就凭空多了不少。

倘若你是个能随便人50的富哥,这笔支出倒也不算啥。

但如果你是个买个鸡蛋都要货比三家的穷逼,那么这些钱就相当可观了。

眼下的兔子们便属于标准的后者,因此这个错误的纠正对于大于和国家而言,都属于一个极其令人振奋的好消息。

看着双手紧握成拳的大于,徐云便忍不住笑了笑,继续说道:

“所以大于,你的想法是正确的,在氢弹的结构设计中,确实可以不考虑氚氚反应,而用其他反应进行替代。”

“所以......”

徐云原本想说的是【你就按这个思路继续算下去吧】,然而他后半句话还没说完,大于便忽然打断了他:

“徐云同志,稍等一下!”

接着不等徐云出声,大于便猛然看向了他:

“徐云同志,如果按你所说的考虑量子隧穿,那我们能不能把它利用在材料压缩上?”

“比如说放弃某些汇聚角,然后形成一个特殊的梯度穿透冲击波?”

徐云:

“嘎?”

.....

注:

排期下来了,15手术

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