鈾
談到鈾,就不能不知道第一顆在憤怒中使用的核武器就是一顆鈾裂變炸彈,它是在美國新墨西哥州的沙漠深處秘密制造的,并在日本本州島上的城市廣島上空引爆。中國的長城和美國的阿波羅登月都是偉大的事業(yè),但是以對于我們整個星球的不可逆轉(zhuǎn)的后果以及當(dāng)初試圖實現(xiàn)目標(biāo)的信心的飛躍來衡量,還沒有一件人工制造的東西可與曼哈頓計劃相比擬。
曼哈頓計劃共制造了三顆原子彈,于1945年7月15日在美國阿拉莫戈多進(jìn)行了第一次成功的實驗,其代號“三位一體”(TRINITY)。沒有進(jìn)行更多次實驗的原因可能是因為參與研制的科學(xué)家非常自信,也可能是他們只有夠制造三顆炸彈的鈾-235,這是所有核秘密中受到最嚴(yán)格保護(hù)的秘密之一。21天后,“小男孩”在廣島爆炸,3天后,以钚為主要成分的更為復(fù)雜的“胖子”落到了長崎市的上空。
人類能否幸免于原子彈的發(fā)明所造成的毀滅還是一個有待解決的問題。
雖然核武器在戰(zhàn)爭中只使用了兩次,但鈾本身在現(xiàn)代世界戰(zhàn)爭中已經(jīng)成為老生常談。天然存在的鈾元素含有99.28%的鈾-238和0.71%的鈾-235。這兩種同位素都是放射性的,但只有鈾-235可以用來制造裂變炸彈。在把鈾加工用來制造炸彈時,大約2/3的鈾-235被取了出來。剩下的東西就稱為“貧鈾”,或簡寫為DU。
貧鈾被廣泛使用不是由于它的放射性,而是因為它是一種極為堅硬、密度極高的金屬,可用來制造優(yōu)良的穿甲彈彈頭。鎢(74)的密度與之相似,也可以用于同樣的目的。但如果你是一個核國家的政府,你擁有大量在制造核炸彈中剩余的貧鈾,你會怎么做?而且貧鈾還有一個在受到?jīng)_擊的時候會著火的優(yōu)點。
當(dāng)不涉及死亡時,鈾可以在eBay或者從全世界的古董收藏家的廚房中找到。1942年之前的Fiesta牌盤子和碗(由美國西弗吉尼亞州紐厄爾的霍默?拉芙琳瓷器公司制造并銷售的系列單色上釉餐具),特別是那些橙色的,在釉彩中都含有一些鈾,在幾英尺的距離外能夠使蓋格計數(shù)器(用來測量放射性的一種儀器)發(fā)出響聲。用它們來盛東西吃可不是什么好主意,與其說是由于放射性(鈾的放射性屬于害處相對比較小的阿爾法射線),不如說是因為鈾像鉛一樣是一種重金屬毒物,在和酸性食物接觸時,鈾會從釉彩中泄漏出來。
私人擁有多達(dá)15磅天然鈾(或者第90號元素釷)是完全合法的,因此可以合法地廣為銷售、使用和收藏有放射性的Fiesta牌餐具。
在離開鈾的時候,我們要向天然存在的元素說聲再見。此后的元素,它們在地球上存在只是因為人類樂于讓它們存在——我們要在原子反應(yīng)堆中制造它們。這一系列新品種中的第一個是镎。
镎
你可能已經(jīng)注意到一個情況:在镎之前的9種元素都是放射性元素,原子序數(shù)為奇數(shù)的元素的半衰期都極短,為偶數(shù)的元素的半衰期都要長得多,有些長達(dá)數(shù)十億年。這一趨勢持續(xù)到锫(97),其原因在于質(zhì)子和中子在原子核中的排列方式。就像惰性氣體的化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定是因為它們擁有的電子數(shù)目正好可以形成完整的外層電子層一樣,這個范圍的偶數(shù)元素的原子核也擁有恰當(dāng)?shù)馁|(zhì)子和中子數(shù)目,可以形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原子核。
另一個情況是,第92、93、94號元素都是用行星的名字命名的。這一做法是從鈾(92)開始的,它在1789年用天王星的名字命名(鈾(uranium)是按天王星(Uranus)的名字命名的,而镎(neptunium)是按海王星(Neptune)的名字命名的),天王星的發(fā)現(xiàn)比鈾要早8年。(當(dāng)我們考慮到放射性這一現(xiàn)象直到1895年才被發(fā)現(xiàn),即比鈾的發(fā)現(xiàn)晚了100多年時,鈾在1789年就被發(fā)現(xiàn)這件事確實令人擔(dān)憂。在整個那一段時間里,人們絕對不知道鈾是一種和其他已知的元素極其不相同的東西——它會從容器中跳出來并咬你一口。)
镎是第一種超鈾元素,于1940年在加利福尼亞大學(xué)伯克利分校發(fā)現(xiàn)。按照慣例,鈾被認(rèn)為是最后一個天然存在的元素,但事實上,由于鈾的衰變所觸發(fā)的核副反應(yīng),在含鈾的礦石中應(yīng)該存在極小量的镎。
目前還沒有發(fā)現(xiàn)镎有多大用途,但幾乎可以肯定的是,在你家里一定會有一些镎。因為標(biāo)準(zhǔn)的家用煙霧報警器要使用很少量的镅(95)用以產(chǎn)生阿爾法粒子。阿爾法粒子與煙霧粒子相互作用,使得報警器能夠檢測到煙霧的存在。镅的同位素镅-241的半衰期是432年,它的衰變產(chǎn)物是镎-237,半衰期長達(dá)2145500年。煙霧報警器越是舊,其中積累的镎就越多,以至于在幾千年之后幾乎就全是镎了(再過幾千萬年就幾乎全變成是穩(wěn)定的第81號元素鉈了)。
按照用行星的名字命名元素的習(xí)慣,下一個元素钚(钚(plutonium)是按冥王星(Pluto)的名字命名的)依然采用了行星的名字命名。雖然冥王星已被國際天文學(xué)聯(lián)合會從行星家族中除名,但為钚命名時此事還沒發(fā)生。這個元素可以說是當(dāng)代死亡和毀滅的第二號象征,元素中的冷酷殺手。