世界上的未解之谜有哪些?( 三 )


在奥克洛铀矿里 。在水的作用下 。中子减速 。引发链式反应 。发出热量 。于是水又蒸发;没有了水 。中子“超速”了 。反应中断 。水又冷却下来 。于是开启第二次反应 。每次反应的循环周期是2.5小时 。这真是大自然的鬼斧神工 。

世界上的未解之谜有哪些?

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【奥克洛铀矿的结构:1 。核反应堆;2 。砂石;3 。铀矿层;4 。花岗岩 。】
可能你要问了 。会不会是什么恐怖分子 。或者类似希特勒的战争狂人在这里秘密修建的呢?
科学家们肯定考虑过了这一点 。他们研究了奥克洛铀矿里的钕元素 。一般的钕元素以偶数原子量的形式存在 。比如钕142、钕144、钕146等 。然而 。通过核裂变会产生更多奇数原子量的钕元素 。如钕143、钕145等 。科学家们经过分析 。发现奥克洛铀矿里的钕元素的同位素分布和现代的核反应堆非常相似 。鉴定完毕 。这是一座天然的核反应堆!
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【奥克洛铀矿里来自核裂变的钕元素(红色)与自然界钕元素(蓝色)的同位素对比 。】
然而 。奥克洛铀矿终究还是有一些未解之谜 。除了钕元素以外 。科学家们还研究了奥克洛铀矿里的几乎所有元素和现代核反应堆作对比 。再现性达到了令人吃惊的程度!除了一种元素:钐 。在奥克洛铀矿中 。这种元素太少了 。“外星人”的论调又出现了 。
科学家不会相信这种无法证伪的猜测 。如果现有理论体系能够包容那是最好 。如果不能包容 。那么就要修改理论 。有人提出 。这是因为宇宙的精细结构常数α是在变化的 。正是因为17亿年前的这个α和现在不一样 。导致了奥克洛铀矿里钐元素的缺失 。
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【慕尼黑大学 。精细结构常数公式被刻在索末菲的雕像下面 。】
精细结构常数α?这又是什么东东?
从出处 。它最早是索末菲提出来解释玻尔模型里电子速度的;从公式上来说 。它和电子电量的平方成正比 。和普朗克常数、光速成反比 。
从表面看来 。这东西不过是一些物理常数的简单组合 。然而 。随着对宇宙的认识越来越深入 。人们发现 。精细结构常数具有太深刻的物理意义 。可以说 。它规范了整个宇宙的形态 。因为有了α 。所以元素周期表是我们看到的这样;因为有了α 。才会存在原子;更因为有了α 。才会有各种化学反应;归根到底 。因为有了α 。我才会如此苦逼的写出了《元素家族》 。
目前看来 。α的数值是1/137 。这才是宇宙终极奥秘 。《银河系漫游指南》里的“42”的梗明显应该换成这个数值 。
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【精细结构常数决定了电子云的分布 。这是各种元素化学性质的基础 。】
以上的一系列排比句都基于α是一个常数 。也就是说我们的宇宙是稳定的 。然而 。现在奥克洛铀矿告诉我们α不是常数 。我们的宇宙的基本规律是在发生变化的 。说不定哪一天元素周期表就变了 。化学老师又要让你重新背诵一大堆陌生的元素;说不定哪一天原子都不能稳定存在了 。我们看到的一切在瞬间分崩离析 。看到这些 。你还能如此笃定吗?
好在宇宙变化似乎并没有太快 。1997年 。澳大利亚科学家韦伯等人通过观测17个极亮的类星体的光谱 。发现120亿年前 。精细结构常数比当前小约十万分之一 。你是不是又长舒了一口气:“你花了半天时间给我描述一头大象 。最后却告诉我它掉了一根毛?”
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【通过对来自遥远类星体光谱的测量 。发现精细结构常数的变化 。】
在普通人看来 。搞科学的人有时候真是偏执 。十万分之一也要大惊小怪 。但在物理学家眼里 。只要有确凿的证据证明它不是常数 。他们就又有很多问题可以研究了 。比如:
更高的能量下是否还有其他粒子?
光速、电子电量和普朗克常数 。究竟哪个会变化?
暗物质?
宇宙是开放的还是封闭的?
等等等等 。每一个问题都是诺奖级别的 。你看 。一个小小的奥克洛铀矿 。竟然能引申出宇宙奥秘 。是不是比史前文明、外星人那些有意思多了?
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【宇宙太多未解之谜 。一步一步学习 。才能更深的体会到这些谜题的乐趣 。】

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