一公斤中子的威力有多大？质子、电子呢？

2017/10/31 15:07:41

1935年诺贝尔物理学奖授予英国利物浦大学的查德威克（SirJames Chadwick，1891——1974），以表彰他发现了中子。中子的发现像一把钥匙，打开了原子核的大门。
中子是个神秘的家伙，人类认识它晚于电子和质子，直到1932年才被识破真容。
中子的质量重于质子，也重于质子和电子的总和。基本相当于1个质子和2.524个电子的质量之和：标准质量1.67492747x10-27kg。

▲原子核组成
中子不带电的特性，完全可以在凝聚态物质世界里横冲直闯。真要给你1kg中子，真还发愁找不到合适的容器，无论多么厚实，它都可以穿墙而过。这还不打紧，更要命的是，就算它懒洋洋地在物体里悠闲散步，那也可能是不得了的滚地雷，与其他物质的核就算碰瓷，那也惊天动地：释放至少2MeV以上的能量，再翻两番也不奇怪。
  例 如：
n（常温0.025eV）+ 10B(静止) ➛ 7Li*（0.84MeV）+ 4He（1.47MeV）+ 0.48MeV（γ光子）
要知道2个氢原子与1个氧原子剧烈燃烧反应才释放不到3eV的能量，可想而知，中子到处晃荡该有多危险：闹出的动静比普通化学燃烧大出一百万倍！如此巨大能量，破坏力极其强大。当然，善用中子也能造福人类。例如上述中子与硼的反应，介入治疗用于行刺点杀癌细胞，或可救人一命。

▲硼中子俘获治疗原理
好在造物主体恤苍生不易，从原子核中解放出来的自由中子，没有让它自由自在的好日子太长，就给它戴上紧箍咒：大约15分钟左右发生β衰变，变成带电的质子，并高速射出一枚电子和一枚反电子中微子。多出的相当于1.524个电子质量的等价能量0.779MeV，就在电子动能，以及中微子之间分配了。相当一部分能量被中微子带到无法想象和预测的天涯海角。

▲一个中子会转变为一个质子、一个电子和一个反电中微子
新生质子，再从原子大街上捡一个“喝醉酒”的电子，就大大方方蜕变为氢原子，从此无法随心所欲闯荡江湖了。运气好的话，质子不用捡醉电子，而是逮到同出于中子的“原配”电子，只可惜此机会只有百万分之四，此时大部分衰变能量被中微子偷走，原配电子脚软，只好依了原配质子哥哥！
你要喜欢这种浪漫，送你1kg中子如何？那可不得了。恐怕全中国的发电站的总功率，都比不上这一袋子中子的威力！不信？我证明给你看。
一个中子的功率= 0.779MeV(衰变能量)/881.5s(平均衰变时间) =1.4228x10-16W(瓦特)。
1kg含有1kg/1.67492747x10-27kg = 5.97x1026个中子，乘以单个中子功率，得到总功率= 8.5x1010W = 85000MW。这8万5千兆瓦的功率，是不是与中国电站的总功率有的一比？
这么威猛的东东，原子弹也要甘拜下风，怪不得某些超级大国要搞中子弹了。

▲中子弹爆炸场面
天体物理学预测了中子星的存在，但强大引力作用，使得内部的中子脸贴脸挤在一起，根本没机会衰变成质子电子，故而再多的潜在能量也白搭。
中子星的比重大得说出来吓晕你：1茶匙的中子比整座喜马拉雅山还重！或者说一个篮球那样大的中子球，比整个地球还重！
大量中子是很难靠人工生产获得的。搞科研弄它几颗还是有办法的。美国几年前刚建成大型中子散裂制造中心，占地好几个足球场那么大，中子产量也还是低的可怜。位于广东省东莞市的大型中子散裂源也于不久前首次打靶成功，获得中子束流！

▲中国散裂中子源
相对来说，搞1kg质子或电子，就没那么难了，也没有太大危险。例如：将1kg氢气，高温加热成等离子体，再用静电场分离出你要的1kg质子应该不是太难的。
也可将大量的具有热电子发射能力的材料，封装于体积足够大的真空管里。加热该材料后，大量电子气就会弥漫而出。只要你有大地方存放，弄出1kg电子气还是有可能实现的。
本网名博刘全慧教授，不是经常研究电子气的量子热力学问题吗？给他1kg电子气，定会让他高兴得3天睡不着觉，呵呵！
微观世界也是蛮哲理的，与宏观世界何曾相似：中庸之道就相当于中子，它是中国几千年文化的精髓之一。大中华能立于世界强国之林，不正是中庸之道巨大威力的体现？纵观世界，走极端的民族国家似乎都不咋地。
原标题：一公斤中子的威力有多大？质子、电子呢？