輔導員的追問,把顧玩從自己的沉思中拉了回來。
“你還想聽原理細節?你們也想聽嗎?”顧玩不禁有些好奇,他一直覺得輔導員的水平,聽完上面那些就夠了,至于他的同學,水平就更不足以理解,說了也就當是聽玄幻。
誰知,大家都很熱情,幾個樓上下來湊熱鬧的大三學長,都拼命慫恿顧玩講具體原理。
“那我就精煉地講幾句——首先,傳統離心機的原理都懂了吧?一句話概括,就是利用分布態的不同原子量同位素,密度不同,然后靠離心力-重力沉降軌跡的不同,篩選出來。
而我說的電磁式離子分離器,是這樣的——我們就拿題目里這個C12和C14舉例。眾所周知,碳元素完全在脫去表層電子后,是+4價的,也就是一個‘碳離子’帶4個正電荷。
而C12的原子量是12,我們將這個+4的C12高速通過電磁場時,就會受到洛倫茲力,產生偏轉——這是最簡單的中學物理。
它的偏轉量具體有多少,就要按4個正電荷在該磁場下受到的電磁力,除以12個原子量的重量,算出加速度。
這時,如果這團碳原子里,有混入C14的同位素,那么C14的偏轉率就會比C12小,因為它要以4個正電荷受到的電磁力,去除以14的原子量,可以得出其偏轉加速度只有C12的七分之六。
這樣一來,我們通過后續的復雜設計,用多級加速、分偏導向、多級狹縫分離、分析磁鐵捕捉……最后就能把C12和C14高效分離開來。
當然了,具體工程應用,這世界上也沒人做出來,就我這么說說也解決不了問題。反正,這道題目這樣就算解出來了。”
(注:理論上碳元素沒有離子,顧玩這里是為了表述方便,把最外層電子掉光的碳原子俗稱為碳離子。)
顧玩說完之后,還拿了張紙,寫寫畫畫,把一些計算過程寫了一遍。
畢竟這道題目只是要論證“分離碳氮氧氟這些中低質量元素的同位素時,離子加速電磁分離法,比分布離心法效率更高”,就行了。
吳教授又沒說讓他把離子加速器質譜儀造出來。
苗小琴聽到這兒,已經對顧玩驚為天人,她有些后怕地問:“這么……這么重要的發現,居然沒有前人想到?那你要是發表論文的話,會不會被人剽竊你的創意、拿去造機器啊?”
顧玩很大度地一笑:“這東西沒什么難的,關鍵只是‘沒想到’。我要想造出來,沒有幾百上千萬美金的研發預算,談何容易?至于其他人,沒有我的敏銳和天賦,估計花錢花時間更多。
關鍵在于,這種東西只是在理論推導層面有意義,經濟上是沒有價值的。因為有核能源價值的放射性同位素,不是太重,就是太輕。
傳統的分布離心法,分離超重和超輕元素都已經很高效了。我想到的這個東西,只是拿來分離沒有放射性和核能價值的中低原子量常見元素,只是科學家自嗨炫技的玩具罷了。”
顧玩腦子里,其實也有想到一個離子加速器質譜儀的用途,但他留了一手,沒說出來——他知道,在地球上,早期對這玩意兒買單最多的,是各個國家的考古學界,以及地質學、古生物學界。
理由也很簡單——C14同位素測定,在歷史遺跡和古代生物化石/地質地層的鑒定中,有非常關鍵的作用,可以通過C14的豐都、結合其半衰期,測定出某些古物究竟是什么年代的。
不過,就算沒有“離子加速器質譜儀”,光靠傳統離心法,也是能分離C14同位素的,只不過效率和精度要大打折扣。
通俗來說,大致上就是離心法分離同位素,最后測出來的年代,可能有幾百幾千年的誤差不等(隨著時代進步,精度會越來越高)