“你还想听原理细节?你们也想听吗?”顾玩不禁有些好奇,他一直觉得辅导员的水平,听完上面那些就够了,至于他的同学,水平就更不足以理解,说了也就当是听玄幻。
谁知,大家都很热情,几个楼上下来凑热闹的大三学长,都拼命怂恿顾玩讲具体原理。
“那我就精炼地讲几句——首先,传统离心机的原理都懂了吧?一句话概括,就是利用分布态的不同原子量同位素,密度不同,然后靠离心力-重力沉降轨迹的不同,筛选出来。
而我说的电磁式离子分离器,是这样的——我们就拿题目里这个C12和C14举例。众所周知,碳元素完全在脱去表层电子后,是+4价的,也就是一个‘碳离子’带4个正电荷。
而C12的原子量是12,我们将这个+4的C12高速通过电磁场时,就会受到洛伦兹力,产生偏转——这是最简单的中学物理。
它的偏转量具体有多少,就要按4个正电荷在该磁场下受到的电磁力,除以12个原子量的重量,算出加速度。
这时,如果这团碳原子里,有混入C14的同位素,那么C14的偏转率就会比C12小,因为它要以4个正电荷受到的电磁力,去除以14的原子量,可以得出其偏转加速度只有C12的七分之六。
这样一来,我们通过后续的复杂设计,用多级加速、分偏导向、多级狭缝分离、分析磁铁捕捉……最后就能把C12和C14高效分离开来。
当然了,具体工程应用,这世界上也没人做出来,就我这么说说也解决不了问题。反正,这道题目这样就算解出来了。”
(注:理论上碳元素没有离子,顾玩这里是为了表述方便,把最外层电子掉光的碳原子俗称为碳离子。)
顾玩说完之后,还拿了张纸,写写画画,把一些计算过程写了一遍。
毕竟这道题目只是要论证“分离碳氮氧氟这些中低质量元素的同位素时,离子加速电磁分离法,比分布离心法效率更高”,就行了。
吴教授又没说让他把离子加速器质谱仪造出来。
苗小琴听到这儿,已经对顾玩惊为天人,她有些后怕地问:“这么……这么重要的发现,居然没有前人想到?那你要是发表论文的话,会不会被人剽窃你的创意、拿去造机器啊?”
顾玩很大度地一笑:“这东西没什么难的,关键只是‘没想到’。我要想造出来,没有几百上千万美金的研发预算,谈何容易?至于其他人,没有我的敏锐和天赋,估计花钱花时间更多。
关键在于,这种东西只是在理论推导层面有意义,经济上是没有价值的。因为有核能源价值的放射性同位素,不是太重,就是太轻。
传统的分布离心法,分离超重和超轻元素都已经很高效了。我想到的这个东西,只是拿来分离没有放射性和核能价值的中低原子量常见元素,只是科学家自嗨炫技的玩具罢了。”
顾玩脑子里,其实也有想到一个离子加速器质谱仪的用途,但他留了一手,没说出来——他知道,在地球上,早期对这玩意儿买单最多的,是各个国家的考古学界,以及地质学、古生物学界。
理由也很简单——C14同位素测定,在历史遗迹和古代生物化石/地质地层的鉴定中,有非常关键的作用,可以通过C14的丰都、结合其半衰期,测定出某些古物究竟是什么年代的。
不过,就算没有“离子加速器质谱仪”,光靠传统离心法,也是能分离C14同位素的,只不过效率和精度要大打折扣。
通俗来说,大致上就是离心法分离同位素,最后测出来的年代,可能有几百几千年的误差不等(随着时代进步,精度会越来越高)
而有了“离子加速器质谱仪”来搞C14同位素测定,能把精度至少压低到一两百年之内,甚至几十年。
由此也可以看出,地质学和古生物学,其实对“离子加速器质谱仪”需求不是很迫切。
原因也很简单:地质和古生物学对年代的研究,比较粗枝大叶。比如一开始说恐龙七千万年前灭绝的,后来精确到6700~6500万年前,研究恐龙的时候,误差几十万年都不叫事儿。
相比之下,只有考古学对年代的精度要求最高,出土出一个史前文明遗迹后,究竟是公元前3500年,还是4000年,就有很大影响。
可惜,考古学界多穷啊!谁特么肯拿出上千万美金的科研经费,来研究这个提升测年精度的机器。
尤其蓝洞文明这么拜金的地方,大家对考古的目标就是挖文物卖钱,考古学家都穷得当裤子了,每个国家给的经费都很少。
……
顾玩藏在心里没说,苗小琴自然不可能知道。
所以她自以为做足了功课,午休之后立刻就把顾玩的期末成绩、以及后续进展,汇报到了胡助理那儿。
胡助理一看查个成绩还查出那么多幺蛾子,也不敢怠慢,立刻上报给丁院长。
“做个期末考试卷子,都做出这么大的创意、发现?这小顾可以啊。”丁院长闻言,不由得第一时间就赞了一句。
尤其是,顾玩的想法,让丁院长有一种引为知己的感觉——丁院长当年在大洋国MIT的时候,就是学粒子加速器的,只是大型的基本粒子加速器太贵,最后没有国家投资建造。
顾玩提到的离子加速器质谱仪法,虽然加速的是整个带电荷的原子,而不是单个质子、中子这些基本粒子,而且需要加速的速度、端电压也没那么高,制造难度起码低好几个数量级。
但至少大家也算是“源出同门”,是同一个领域。
所以,这玩意儿距离丁院长的本专业,比之铯原子钟里的“原子喷泉”那种小打小闹,又近了一步。
尽管只是很微小的一步。
丁院长脑中似乎产生了一股幻觉:难道,他这辈子想造而不可得的终极基本粒子加速器,会被顾玩这个小屁孩,蚯蚓拱石头一样,分解为一个个能够赚钱、能够拉到投资的小目标,给最终实现么?
“立刻想办法,支持这个顾玩,把论文发表出去。这次别选我们自己的学报了,不能明珠暗投。中央科大的物理专业,将来如果能够发扬光大,这个顾玩,估计要出不少力。”
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