中子与核武器

二战最后是美国第一个研制出原子弹，后来投向日本的广岛，然后二战结束。其实，当时法国和德国也掌握了原子弹技术，而且德国的技术并不比美国弱，他们领导研究原子弹的科学家是大名鼎鼎的海森堡，量子力学的奠基人之一。

为什么德国掌握了技术，但是并没有像美国的曼哈顿计划那样成功研制出原子弹呢？那是因为在研制过程中，需要反应堆让中子足够慢化，才能够生产出核原料。让中子慢化的材料有两种，一种是重水，还有一种是碳。

从理论上来说，重水的慢化效果更好。德国选择了重水，但是重水不容易获得，碳更容易获得，美国的第一个反应堆是由大科学家费米建造的，他用石墨作为慢化剂。

于是故事的结局出现了，德国的反应堆一直到二战结束都没有达到临界，也就是没有工作，但是美国的反应堆很快达到了临界，造出了原子弹。

有许多人也许不知道中子弹，它其实也是一种核弹，但是和原子弹、氢弹不一样的是，它能够释放出大量的中子，而不是各种放射性物质。

这样的好处是，它能够把对建筑和武器的破坏力减到非常小，但对生物的杀伤力非常强。

中子弹所到之处，方圆十里片草不留。中子弹更有利于实战，如果我们要缴获敌人的根据地和坦克，可以只把敌军杀死，但是把坦克和根据地完好保存。

中子的作用难道只是制造核武器吗？二战后，大科学家费米开始考虑中子可不可以应用于科研，之后几十年，很多科学家致力于这方面的研究。

两个科学家，一个叫Shull，一个叫Brockhouse

其中有两个科学家，一个叫Shull，一个叫Brockhouse，因为他们在中子散射方向做出了重大贡献，获得了1994年的诺贝尔物理学奖。

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中子如何帮我们看透物质？

中子散射有很大的用处。这两张照片是分别用X射线和中子散射的方式给南北朝时期的同一个佛像拍摄的照片。

可以看出，我们用中子可以看到X射线看不到的东西——中子散射可以拍到佛像中间有一根柱子，但是X射线是看不到的。

这是因为中子不带电，所以它对物质的穿透力非常强，而且它对生命体比如说木头里面含有的碳、氢、氧这些元素更敏感。

中子弹能够只伤害生命体，而不损害建筑，其实也是利用了中子的这一特点。

从科学的角度来说，X射线是跟物质里的电子发生作用，像金属元素，它周围的核外电子非常多，X射线跟它们发生反应的概率更大，所以它能够看到金属或人体的骨头。我们去医院照X光片，骨头就能够被看得很清楚。

中子不带电，可以直接和原子核相互作用，它反而可以和人体中富含的碳、氢、氧这些元素更好地发生反应。利用中子的这些特性，非常有利于研究生物相关的课题。

现在中子散射在各门学科都有应用，比如物理、化学、生物、材料方面。

大家应该听说过量子生物学，目前与量子相关的大部分都是伪课题。但是量子生物学这个学科真的存在。科学家们其实早就想利用量子物理的原理来研究生物学里面发生的一些现象，但是还处于萌芽阶段。科学家发现用中子研究量子生物学有非常大的优势，因为中子本身就是量子，而且中子可以研究物质的磁的性质。

生物学家发现，有些鸟具有磁导航能力，比如信鸽能够根据地磁寻找到方向。所以蛋白质对于磁场的感应，也许就是量子的一个效应。所以，未来应该可以用中子散射推进量子生物学的发展。

中子散射这个领域在国内刚刚发展起来，知道的人并不多，特别是用中子散射来研究生物，在国际上也属于新兴的领域。