这样经过 80 代,差不多一微秒就过去了 。在此期间 , 炸弹已经发生了热膨胀,但只要有一小部分材料发生裂变,原子弹就会爆炸 。在广岛投放的原子弹中 , 全部的 64 千克铀 235 只有 1% 发生了裂变 。
即使是这么低的利用效率 , 也只有在材料聚集达到最接近临界质量的瞬间用快中子点燃原子弹,才能够实现引爆 。在引爆广岛原子弹时,是以每秒 300 米的速度同时轰击两个亚临界质量核原料 , 把它们聚集在一起 。这种情况下,从实现“首次临界”到达到最大临界状态,中间历时0.2毫秒 。在此期间,由于铀衰变的中子逃逸到周围环境,导致过早引爆而影响爆炸效果的概率是1.7% 。
研究物理科学史的人必须把人文科学与自然科学这两种不相容的文化结合起来,把这两个研究领域的思想全都吃透,才能做到融会贯通 。可是,涉及“铀俱乐部”的重要出版物中,没有一篇文章是由物理学家撰写的 。在描述“希特勒的原子弹”历史时,物理定律和科学知识常常被抛到脑后,出现认识错误的情况非常普遍,这迫切需要得到纠正 。
希特勒为何没能造出原子弹,这是一段历史公案 。为了寻求答案,早在 1947 年,荷兰出生的物理学家萨缪尔·高斯密特(Samuel Goudsmit)就出版了第一本有关“铀俱乐部”的书 。他曾是美国陆军特种部队“阿尔索斯行动”的科学主管 , 他的部队随前线作战部队一起占领了德国核研究中心,收缴了那里的档案和研究资料,并拘捕和盘问了在那里工作的科学家 。由高斯密特收集的关于铀俱乐部的《秘密报告》此后被封存多年 。
第一位能够对《秘密报告》加以利用的就是历史学家马克·沃克,他还参观了卡尔斯鲁厄核研究中心(其前身正是“铀俱乐部” , 美国在 20 世纪 70 年代向该研究中心归还了“阿尔索斯行动”收缴的档案材料) 。1990年,沃克发表了他的博士论文《铀机器——德国原子弹的神话与现实》 。和其他许多出版物一样,沃克的论文摘要认为:
纳粹德国的物理学家“清楚地了解核武器的制造原理以及核武器的作用”,原子弹研制失败主要是经济原因 。
除此之外,一些当年参加过“铀俱乐部”的科学家也写有回忆录,还有一些美国和德国的物理学家也写过关于“铀俱乐部”的简短文章 。直到 2005 年,才有一位德国历史学家出版了一本这方面的书——莱纳·卡尔施(Rainer Karlsch)写的《希特勒的原子弹》(Hitlers Bombe) 。卡尔施比沃克更准确地描述了“铀俱乐部”的工作 。他认为:
在战争的最后阶段 , 德国陆军武器装备局已经在开发小型战术核武器并测试了聚变核弹,但这些工作到底有没有取得成功 , 并没有可靠的证据可以证实 。
卡尔施相信,德国科学家算出了钚弹的临界质量 , 沃克至少也认为这是有可能的 。这一点特别清楚地表明,历史学家对物理学有多么不熟悉 。德国科学家与盟国物理学家几乎同时发现 , 在核反应堆运行期间必定产生一种新的“第94号元素” 。
根据玻尔的理论,物理学家认为这个新元素必定比铀 235 更容易裂变 。1941 年,这个新元素在美国得到证实,并被命名为钚 。但直到1946年,德国科学家才知晓这一信息 。在此之前,德国的反应堆实验也没有产生第 94 号元素 。
这是因为 , 要把反应堆中产生的钚收集起来需要一种叫做“回旋加速器”装置,它作为重要的核物理设备,许多国家在 20 世纪 30 年代都制造过 。但在德国,直到 1944 年底都没有这样的设备 。当时在被占领的丹麦和法国首都有两台非常小的回旋加速器,德国本来可以予以没收,拿去做实验用,不过这样的尝试从未发生过 。他们对自己假设的“第 94 号元素”的所有属性完全不了解,实在计算不出什么东西 。
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