核物理学与我们的生活息息相关

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核物理学不仅与各个学科紧密联系,对人们的生活也有着各个方面的影响。很多学科都受到了卢瑟福原子核模型的影响。在它的启发下,丹麦物理学家玻尔(Niles Bohr)创造性地把量子学说和卢瑟福的原子核概念结合起来,把新兴的量子理论发展为成熟的量子力学。量子力学描述了原子的工作原理,这个研究又为许多的现代科技铺平了道路,其中就包括硅芯片和电子计算机。

核物理

卢瑟福在发现原子结构的实验过程中,使用氦原子核轰击其它原子核,利用放射性衰变在原子核中产生了高速粒子。为了更好地控制这一过程,科学家们研制出了粒子加速器。它能用粒子、质子或电子这样的基本粒子轰击其它物体,这为今天的粒子物理研究奠定了基础。粒子加速器又进一步发展出欧洲核子研究中心(European Organization for Nuclear Research,CERN)大型强子对撞机这样的设备,研究人员正是在这里发现了被称为上帝粒子的希格斯玻色子,使人们进一步加深了对宇宙的理解。

核物理学的另一个重大贡献就是核能的开发。约里奥居里夫妇(举世闻名的居里夫人的女儿和女婿,外国妇女出嫁后通常随夫姓,但这对夫妇为纪念居里这一伟大姓氏,采取了夫妻双姓合一的方式)证明了裂变产生的中子能够引起链式反应:当用中子轰击铀原子核,铀核裂变时释放出能量,同时还会产生几个新的中子,这些中子又会轰击其他铀核,于是便就导致了一系列铀核的持续裂变,并释放出能量巨大的核能。根据链式反应,美国物理学家费米建成了世界上第一台可控核裂变反应堆,从此,核能成为重要的能源来源。为了纪念费米对核物理学的贡献,美国原子能委员会建立了费米奖,以表彰为和平利用核能做出贡献的各国科学家。

核物理学不为大众熟悉的应用则是地球科学:通过研究格陵兰岛和南极冰核中氧同位素的比率,核物理学能帮助我们了解地球的历史温度记录;跟踪同位素可以帮助我们理解洋流运动、地球上缺水地区含水层的本质、地球的地理演化以及行星发展等。

核物理学与我们的生活

核物理学除了对各个学科具有重要的科学意义,与我们的生活也息息相关。

核物理生活

电视机的阴极射线管就是核物理学中小型粒子加速器的实际应用,虽然这一技术目前已被LCD、LED和等离子显示器取代,但它们也是量子技术的产物。粒子加速器在医疗上也有广泛应用,例如医院里用于癌症治疗的放射性治疗设备。另外,核物理技术是几乎所有影像诊断技术的关键技术环节,X光和CT等技术可以不用开刀就能让人们观察人体内部的情况。

自从核物理学诞生一百多年来,对物理、化学等学科的理论发展以及在生活中的实际应用都产生了巨大贡献,大到核能开发,小到医疗诊断,甚至电视影音等。核物理学的研究不断与时俱进,造福人类,受益于这门先进科学的同时,我们也应当感谢那些为核物理学发展做出贡献的科学家们。

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