核武器背后的科学

flyaway 2023-05-27 06:46:03

持续的全球冲突将核战争的概念重新推到了世界集体思想的前沿。虽然还有其他潜在核攻击的威胁,但这些炸弹在历史上只使用过两次,分别投在广岛和长崎。由此引发的爆炸造成数十万平民死亡。但是什么让它们如此致命?

什么是核武器?

美国疾病控制中心将核武器定义为“利用核反应产生爆炸的装置”。爆炸时,它会释放四种能量,“爆炸波、强光、热量和辐射”。爆炸的影响是巨大的,造成的破坏比标准导弹或炸弹大得多。武器发射的高水平辐射是构成最大威胁的因素。

核武器可能导致广泛的伤亡,以及失明、辐射病和核沉降物的影响,核沉降物是由最初爆炸后落在地球上并污染该地区的“灰尘状颗粒”组成的。由于沉降物的影响,爆炸可能会影响到爆炸半径以外的地方。

核武器是如何工作的?

这一切都是从原子开始的,原子构成了所有的物质。每个原子都有一个由带正电的质子和中性中子组成的原子核。每个元素都有不同数量的质子,然而,原子核中中子的数量可能会有所不同。这些变化被称为同位素。有些同位素是不稳定的,这使它们具有放射性。如果原子核中质子与中子的比例对某些元素来说太大,同位素就会变得不稳定。

这些武器的破坏力来自两个过程:核裂变,即“科学家用中子将原子核分裂成两个较小的碎片”,以及核聚变,即“将两个较小原子聚集在一起形成一个较大的原子”

在核裂变中,中子与一种不稳定同位素的原子核碰撞,即铀-235或钚-239,这反过来迫使原子“将原子核分裂成碎片并释放出大量能量”。这个过程“随着原子分裂产生的中子撞击附近的原子核并产生更多的裂变,变得自我维持。”

聚变弹比单独使用裂变弹更有效率。正如科学家所描述的那样,“当暴露在极高的温度和压力下时,一些轻原子核可以融合在一起形成更重的原子核”,并反过来释放能量。

使用具有这两种反应的武器“可以在几分之一秒内释放出比二战期间使用的所有武器加起来更多的爆炸能量”,包括投在广岛和长崎的两枚核弹。

核战争会是什么样子?

随着全球紧张局势的持续,对核威胁的恐惧仍然是人们的首要考虑。

据麻省理工学院《读者报》报道,现代核武器的强度和强度远大于第二次世界大战期间使用的核武器,有可能造成“全球沉降”,因为“放射性物质的数量之多,部分原因是放射性云升到平流层,可能需要数月甚至数年才能到达地面”。直接伤害的数量也将是巨大的,“一次核爆炸可能会造成10000例严重烧伤,需要专门的医疗治疗;在全面战争中,可能会有数百万例这样的病例。”

理论上,如果一个国家使用核武器,目标国家也可能会以核攻击进行报复,这可能会导致所谓的核冬天,即“核武器引发的火灾产生的烟雾……会被太阳加热,释放到平流层上层,并在全球范围内传播,持续数年。”反过来,它会造成寒冷和黑暗的条件,阻碍作物生长并威胁人类生存。

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