打开原子的大门-第7章
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太阳温度特别高，表面有6000摄氏度，核心能到2000摄氏万度，密度也特别大。在这样高的温度下，各种原子外层的电子都脱离了原子核，原子核以极大的速度碰来碰去，当然会发生核反应。
1938年，美国的贝特和德国的魏札克证明了太阳上烧的是氢。这不是氢和氧燃烧的化学反应，而是在高温和高速运动的条件下，氢原子核碰在一起的核反应——四个氢原子核生成一个氦原子核。这就是热核反应。
在热核反应中，1克氢全部变成氦，能放出多少热呢？据计算，这些热能使400吨冰完全变成水蒸气！而1克氢气在跟氧气化合的时候，放出来的热只能使47克冰变成水蒸气。这就是说，氢在热核反应中放出的核能，比在化学反应中放出的化学能，要多出8500000倍。
太阳的能源是在氢原子核聚变成氦原子核的过程中放出来的热核能。在这样的热核反应中，消耗的是氢核，产生的是氦核。太阳元素——氦，原来就是氢进行核燃烧后的“灰烬”。
据计算，太阳上氢合成氦的热核反应，已经进行了差不多50亿年了，以后还可以继续50亿年。
问题解决了，地球的年龄不比太阳大了。同时人们也弄清了太阳元素——氦的来源：在太阳上，氦是氢的热核反应生成的；在地球上，氦是放射性元素蜕变生成的。
战场上的氦
在天空中飞翔，是人类自古以来的希望。发现了氢气以后，乘坐氢气球在天空中飞来飞去，成了时髦的事情。氢气球越做越大，后来发展成为巨大的飞艇。
第一艘飞艇是德国工程师齐柏林在1900年设计的，艇身长128米，里面装有9910立方米的氢气。人们把这种飞艇叫齐柏林飞艇。
1914年8月，在欧洲爆发了第一次世界大战。德国先后制造了123艘齐柏林飞艇用于战争。为了防御飞艇，英法联军用高射炮发射烧夷弹来对付它。因为氢气遇火就会燃烧爆炸，飞艇只要被烧夷弹击中，立刻就会在天空中炸毁。
但是，1914年秋天，在法国北部的战场上发生了奇怪的事：一艘德国飞艇被英军的炮弹打穿了，它竟然没有着火爆炸，而是掉转头飞回去了。
这真是个谜！英国军部研究了好久，也弄不清楚这艘飞艇为什么没有着火爆炸。
最后，英国军部接到了化学家特莱福的来信。他写道：“德国人发明了一种取得大量氦气的方法。这次用来充齐柏林飞艇的不是氢气，而是氦气。氦气也是很轻的气体，仅比氢气重一倍，因此充氦气的飞艇的升力跟充氢气的飞艇相差不多。但是在其他方面，氦气比氢气的优点大得多。要知道，氢气很喜欢跟氧气化合，因此它很容易燃烧。氦气不与任何东西化合，也不与氧气化合，它是惰性气体。如果德国的飞艇真是充氦气的话，那么烧夷弹没把它烧毁是不足为奇的。”
特莱福的理由很使人信服，但是从什么地方得到这样多的氦气呢？一艘飞艇需要用几千立方米的氦气；要得到这么多的氦气，就需要处理几万吨的方钍矿或是别的放射性矿物，而德国是没有这些矿物的。由空气中提取吗？这就需要几百台制冷机不停地工作一整年，而在战争时期，这是不大可能办到的。
英国军部对这个问题十分感兴趣，召集了各门科学家开会，提出找寻大量氦气资源的任务。他们研究讨论了很久，终于回想起1907年美国化学家开迪和马克发兰的一篇研究报告。
开迪和马克发兰在分析天然气的时候曾经发现，在堪萨斯州一个地方的天然气中，含有1。5％的氦气。但是当时没有人想到氦的实际应用，没有重视这个发现。现在，为了制造不会着火爆炸的大飞艇，人们又开始大规模地找氦气，在天然气中找氦气。最后，人们在加拿大的石油气中找到了氦气，于是立即建立起提取氦气的工厂。等到几千立方米的氦气提取出来了，第一次世界大战已经结束了。
飞艇的过去和未来
战争停止了，不用担心飞艇在天空中飞行的时候会被烧夷弹打中了。这时候虽然发现了氦气资源，但是氦气终究不如氢气便宜。人们继续制造充氢气的大飞艇。1928年，工程师埃克纳制造了240米长的大飞艇“齐柏林号”，飞艇上有卧室、餐厅，可以乘坐几十名旅客，每小时能飞行100多公里。这艘飞艇横跨大西洋往来飞行，没有发生事故。
但是，埃克纳的另一艘大飞艇“兴登堡号”的命运就十分糟了。1937年5月6日，这艘飞艇飞过美国纽约城上空，居民们纷纷挥手向它致意。但是快要飞到目的地的时候，它突然着火爆炸了，飞艇上的乘客的遭遇也就可想而知了。
此后，谁也不肯冒着生命危险去乘坐氢气飞艇了，还是氦气飞艇安全。
人们在制造氢气飞艇的同时，也在制造氦气飞艇。当然，它们是不会着火爆炸的。但是，不幸的是，世界上最大的氦气飞艇却先后遇到风暴而失事了。而飞机越来越发展，飞艇渐渐地在天空中绝迹了。
在今天，天空中要是突然飞来一艘大飞艇，一定会引起大家的惊奇。但是不要以为飞艇已经完全退出了历史舞台。
现在已经是超音速飞行的时代，谁还要用那又大又笨又慢的飞艇？可是不能只看速度快慢这一个方面。飞机虽快，但运载量小，耗费燃料多；飞艇虽慢，但运载量大，耗费燃料少。有人计算过，用飞艇运输货物要比飞机便宜六七倍。
飞机要在飞机场上起飞降落。飞艇就不需要长长的跑道，它能够垂直起飞，垂直降落，必要的时候还可以长时间停在半空中不动。给地质勘探队、登山队运送勘探设备、科学仪器和生活资料，飞艇是非常理想的运输工具。在去南北极探险的时候，一个专门设计的大飞艇降落在冰面上，就可以成为探险队的理想的大本营。
一个大飞艇可以吊运几十吨以至几百吨的东西，这在工业建设上也可以起到特殊的作用。石油钻井的塔架，飞艇可以平稳地提起来，运到新的钻井地点。要穿过高山峡谷架设高压输电线，飞艇既可以在山头上吊装架线的铁塔，又可以飞越峡谷铺设高压电线。飞艇是空中的起重工。
正由于有这许多优越的性能，目前许多国家都在设计充氦气的新型飞艇。法国设计的“大力神号”飞艇，直径有235米，体积有150万立方米，能装载900吨货物。预料在不久的将来，飞艇又将重返天空。
液态氦
在本世纪初的几十年里，世界各国都在寻找氦气资源，在当时主要是为了充飞艇。但是到了今天，氦不仅用在飞行上，尖端科学研究，现代化工业技术，都离不开氦，而且用的常常是液态的氦，而不是气态的氦。液态氦把人们引到一个新的领域——低温世界。
前面已经讲过拉姆赛在空气中找氦气的故事。在液态空气的温度下，氦和氖仍然是气体；在液态氢的温度下，氖变成了固体，可是氦仍然是气体。
要冷到什么程度，氦才会变成液体呢？
前面已说过，英国物理学家杜瓦在1898年首先得到了液态氢。就在同一年，荷兰的物理学家卡美林·奥涅斯也得到了液态氢。液态氢的沸点是零下253摄氏度，在这样低的温度下，其他各种气体不仅变成液体，而且都变成了固体。只有氦是最后一个不肯变成液体的气体。卡美林·奥涅斯决心把氦气也变成液体。
1908年7月，卡美林·奥涅斯成功了，氦气变成了液体。他第一次得到了320立方厘米的液态氦。
要得到液态氢，必须先把氢气压缩并且冷却到液态空气的温度，然后让它膨胀，使温度进一步下降，氢气就变成了液体。
要得到液态氦，必须先把氦气压缩并且冷却到液态氢的温度，然后让它膨胀，使温度进一步下降，氦气才能变成液体。
液态氦是透明的容易流动的液体，就像打开了瓶塞的汽水一样，不断飞溅着小气泡。
液态氦是一种与众不同的液体，它在零下269摄氏度就沸腾了。在这样低的温度下，氢也变成了固体，千万不要使液态氦和空气接触，因为空气会立刻在液态氦的表面上冻结成一层坚硬的盖子。
多少年来，全世界只有荷兰卡美林·奥涅斯的实验室能制造液态氦。直到1934年，在英国卢瑟福那里学习的前苏联科学家卡比查发明了新型的液氦机，每小时可以制造4升液态氦。以后，液态氦才在各国的实验室中得到广泛的研究和应用。
在今天，液态氦在现代技术上得到了重要的应用。例如要接收宇宙飞船发来的传真照片或接收卫星转播的电视信号，就必须用液态氦。接收天线末端的参量放大器要保持在液氦的低温下，否则就不能收到图像。
然而，液态氦的奇妙之处还不在于低温。
漏液氦的杯子
卡美林·奥涅斯是第一个得到液氦的科学家。他并不满足，还想使温度进一步降低，以得到固态氦。他没有成功（固态氦是1926年基索姆用降低温度和增大压力的方法首先得到的），却得到了一个没有预料到的结果。
对于一般液体来说，随着温度降低，密度会逐渐增加。卡美林·奥涅斯使液态氦的温度下降，果然，液氦的密度增大了。但是，当温度下降到零下271摄氏度的时候，怪事出现了，液态氦突然停止起泡，变成像水晶一样的透明，一动也不动，好像一潭死水，而密度突然又减小了。
这是另一种液态氦。卡美林·奥涅斯把前一种冒泡的液态氦叫做氦Ⅰ，而把后一种静止的液态氦做氦Ⅱ。
把一个小玻璃杯按在氦Ⅱ中。玻璃杯本是空的，但是过了一会，杯底出现了液态氦，慢慢地涨到跟杯子外面的液态氦一样平为止。
把这个盛着液态氦的小玻璃杯提出来，挂在半空。看，玻璃杯底下出现了液氦，一滴，两滴，三滴……不一会，杯中的液态氦就“漏”光了。是玻璃杯漏了吗？不，玻璃杯一点也不漏。这是怎么回事呢？
原来氦Ⅱ是能够倒流的，它会沿着玻璃杯的壁爬进去又爬出来。这是在我们日常生活中没有碰到过的现象，只有在低温世界才会发生。这种现象叫做“超流动性”，具有“超流动性”的氦Ⅱ叫做超流体。
后来，许多科学家研究了这种怪现象，又有了许多新的发现。其中最有趣的是1938年阿兰等人发现的氦刀喷泉。
在一根玻璃管里，装着很细的金刚砂，上端接出来一根细的喷嘴。将这玻璃管浸到氦Ⅱ中，用光照玻璃管粗的下部，细喷嘴就会喷出氦Ⅱ的喷泉，光越强喷得越高，可以高达数厘米。
氦Ⅱ喷泉也是超流体的特殊性质。在这个实验中，光能直接变成了机械能。
魔术世界
大家还记得拉姆赛把各种物质放到液态空气中的各种奇妙的实验吧！各种物质放在液态氦里，情况就更奇妙了。
看！在液氦的温度下，一个铅环，环上有一个铅球。铅球好像失去了重量，会飘浮在环上，与环保持一定距离。
再看！在液氦的温度下，一个金属盘子，把细链子系着磁铁，慢慢放到盘子里去。当磁铁快要碰到盘子的时候，链子松了，磁铁浮在盘子上，怎样也不肯落下去。
真像是到了魔术世界！这一切，只能在液态氦的温度下发生。温度一升高，魔术就不灵了，铅球落在铅环上，磁铁也落在金�
