原子彈的原理就是重核元素(鈾或鈽)的裂變鏈式反應：用一箇中子去轟擊一個重原子核，原子核將會發生裂變，成為2-4個更輕的原子核，同時釋放出更多的中子，這些新產生的中子又轟擊其他原子核，產生更多的中子和裂變反應。由於裂變過程會發生質量損失，因此會釋放出很大的能量，如果能讓裂變的鏈式反應在很短的時間發生，那麼就可以釋放巨大的能量形成爆炸的威力。因此，原子彈爆炸的重要因素，就是要短時間產生大量的鏈式反應，這要求重原子核要靠的足夠緊密，原子核數目要足夠多，產生的中子能量要足夠強。

但是要注意的是，原子彈是瞬間釋放能量的，也就是讓鏈式反應瞬間發生。所以原子彈對重原子的密度是有關鍵要求的，這是為何需要濃縮鈾的主要原因。原子彈爆炸最關鍵的引數就是臨界密度，在濃縮鈾物質達到臨界密度時，提供鏈式反應最初所需的中子，就能瞬間釋放巨大能量出來。

一般的核反應堆也是達到一個臨界值的，但這個臨界值要遠低於原子彈爆炸的界限。反應堆的臨界值就是能夠讓鏈式反應持續穩定進行下去所需要的重原子核密度。在常見的核裂變反應堆中，其實就是靠抽取鈾棒來改變堆積密度，從而控制鏈式反應的進行。所以，核燃料甚至核廢料是有嚴格儲存規定的，它們絕對不能簡單堆積起來，因為很容易達到臨界值，在沒有合適防護情況下就自主構成了一個核反應堆，輻射是極其劇烈的！至於一個鈾塊的掉落是否能引起原子彈量級的爆炸，倒是可能性很小。無論如何，直接接觸核反應堆量級的輻射或者原子彈量級的輻射，都是致命的。

路易斯·斯羅廷生在一個猶太人家庭，為了躲避納粹屠殺他父親帶著全家一起逃往北美，這個斯羅廷還真是一位天生的學霸，最大的愛好就是學習，16歲就考上了巴尼託尼大學，還獲得本碩連讀，拿到了理學地質學雙學位，後來在倫敦國王學院繼續深造攻讀博士。看到這大家都以為他一定是一個愛學習的乖乖男？事實上這位斯羅廷可是調皮的很，西班牙內戰時參加了國際縱隊，後來又跟隨皇家空軍一起開戰鬥機，甚至還拿過拳擊手比賽的冠軍，博士畢業後還去美國成為了一名科學家，整個人生就像抹了神油一般的絲滑，宛若開了十塊錢外掛一般。

斯羅廷負責組裝世界上第一枚原子彈，三位一體核試驗的核心，也被稱為“美國首席軍械工”的他任務就是測量鈾、鈽核心的臨界質量值。簡單來說他的任務就是測量原子彈爆炸的臨界值，可以說是一個稍有不慎就魂歸西天的活，科學家們稱為“搔弄睡龍的尾巴”。原子彈的核心是兩個光不溜秋平平無奇的鈽，當兩個半球被擠壓在一起超過臨界質量就會爆炸，撞在一起那可真是慘絕人寰。

有一次實驗室開始考慮引爆這個“惡魔核心”，這時候斯羅廷不知死活的站了出來，說出了好萊塢式的橋段，“不要放棄，再給我一次機會，我還你一個奇蹟”於是他開始了人生最後一次試驗，然而在實驗中“惡魔核心”的兩個9英寸直徑鈹半球意外的碰在了一起，頓時整個實驗室似乎都靜止了，大家都知道這意味著什麼，一場核爆即將發生，這座城市將蕩然無存，那是極為漫長的幾秒，說時遲那時快，斯羅廷一臉悲壯的衝上前去，用手抓住了兩個半球，這一刻他的嘴巴嚐到了一股酸味，左手感覺到被灼傷的劇烈疼痛。他大吼一聲，用手直接將兩個半球掰開了！整個實驗室被這種操作震驚了，看來他拳擊沒白練，正所謂大力出奇跡。一場核爆就這麼被扼殺在了搖籃之中。斯羅廷拯救了一座城市，但是他由於輻射過量，在醫院被折磨了9天之後就痛苦離世，人們為了紀念他，在2002年的時候，將一顆小行星命名為“斯羅廷星”。

用手掰開原子彈阻止了一場核爆炸，是不是正能量滿滿啊？

這個徒手掰開原子彈的故事也流傳很久了，當然寫的很有傳奇性，故事本身是真實發生的，但也有很多誤讀，比如雙手掰開避免了一場核爆炸，這個明顯是對當時事故情形的誇張。

當然故事是真實發生的，屬於一場核實驗研究中的事故，但離核爆還遠遠不夠，哪個實驗室也不會有這麼大膽能在實驗室裡做這種臨界實驗的，可見這個說法之誇張。這也屬於實驗室中操作失誤的一個典型例子。

故事的主角是Louis Slotin，當時正在給周圍同事演示鈽臨界質量與鈹制半球殼反射中子的關係。如圖所示，把一塊鈽原料放在一個大的鈹制半球上，在上面再加一個小點的鈹制鍋蓋，透過調整上面那個小的半球鍋蓋的位置，來反射中子，起到調節鏈式反應的臨界點。從下圖對事故的還原中演示中可以看到，這個實驗當時的操作條件也是非常簡陋的，關鍵在於Louis操作時，用來調整上面鈹蓋時，僅僅使用一個螺絲刀，來調整位置。

由於是給同事的演示實驗，他用螺絲刀這種粗糙的手法，來調整上面鈹蓋的距離，這時候事故發生了，由於手滑導致上面的反射中子的鍋蓋完全扣上了。本身一塊鈽不足以產生達到臨界狀態，然而當鈹蓋完全扣上，反射的中子急速了反應，迅速到達臨界狀態，釋放出大量的輻射，Louis和在場同事都遭受到了中子和伽瑪射線的強烈輻射，Louis在本能之下，把上面的鈹蓋給甩到了，恢復到正常狀態。這就是所謂的徒手掰開原子彈的故事。

當然事故發生以後，Louis就應該遭受大劑量的輻射，在數天後就去世了，其他有幾位同事也在數年後去世。但這個徒手掰開原子彈的故事，就這麼加工出來，而且一再出現在一些勵志雞湯中。

有點誇張，一般兩塊濃縮鈾緩慢聚合在一起超過臨界質量時會產生大量的熱和中子，然後，將兩塊武器級鈾融化推開，產生大量射線並不會核爆；核爆要在極短的時間裡將兩塊武器級鈾合在一起並外裹中子反射層反射中子充分加速裂變。

原子彈爆炸的威力一直給我們留下深刻的印象，一座城市在一剎那就變成了廢墟。人們連逃都來不及，更別說能有人敢用手去掰這種核武器。

但是在歷史上，有這樣一個人在實驗室裡僅僅是用手拉開了原子彈，阻止了一場即將爆發的災難。那就是著名的加拿大科學家Louis slotin，他是專門研究於核物理。某天在實驗室裡，Louis slotin給門生展示臨界與超臨界之間的細微差別時，發生了一個意外。撥動的螺絲刀突然從手中滑落了，這時候反射器的兩個半球已經很接近了而且質量也處於臨界值狀態，在它們即將要觸碰在一起的時候，Louis slotin已經感受到了強烈輻射的痛苦，其他人爭先恐後的擠向門口。但是Louis slotin並沒有選擇避開，而是身手敏捷迅速的拉開了罩在鈽核外面的反射器外殼，避免了一場災難。

為什麼說這是阻止了一場災難呢。這個高濃度的濃縮元素就是原子彈的核，對於最初的原子彈來說，達到臨界質量就能夠爆炸，這其實就是透過材料密度計算，計算得到的質量。簡單來說就是將兩個濃度高達90%、超過臨界半徑的半球核反射器合在一起，並且能夠維持一段時間。所以它基本原理是就是讓裂變原料最初時在次臨界狀態卻能夠在一瞬間就達到超臨界狀態,觸發鏈式核裂變反應，這樣它產生出的能量超乎你的想象，能夠在一瞬間燒燬東西。目前有兩種方法能夠將次臨界變成超臨界狀態，就是“槍式”和“內爆式”。其實還有一個人也曾在實驗室裡阻止了一場災難，連格恩也在實驗中發生了意外，他用身體撲了過去，使之分開阻止了這次意外。

我還是來介紹一下我讀到過的一份資料，可以讓大家對這種“現象”有一個正確的觀念。

記不清是哪個國家（好像是蘇聯，肯定不是美國）的實驗室裡，有一座“快脈衝核反應堆”，專門用來產生“脈衝裂變譜中子”的核反應堆。它的工作原理是這樣：一個小“鈾塊”，中間是空的，穿在垂直的金屬導軌上。下落時，它會穿過一箇中間是空的大“鈾塊”，兩個鈾塊都是高濃鈾，加在一起的質量肯定是超過了“臨界質量”。這樣，小鈾塊在以一定速度穿過大鈾塊中心時，會產生一次“超臨界狀態”，發生許多次的“鏈式裂變核反應”，產生許多中子。然後小鈾塊就“掉下去了”，脫離了大鈾塊，鏈式裂變核反應就自動停止了。完成一次中子“脈衝發射”過程。這個裝置只能用於軍用，民用是沒有什麼用的。

但是有一天，發生了一個事故。小鈾塊在下落時，不知為什麼，卡在大鈾塊中間，沒有繼續下落。這樣，就不斷地發生“鏈式裂變反應”，產生了大量的熱量，將鈾塊“熔燬”。但並沒有發生“核爆炸”，實驗室的房間也沒有被“炸掉”，當然內部被“裂變產物”汙染了。也沒有死人或傷人。鈾塊熔燬的時間很短，不到一秒鐘。

不是因為事故，搞“核安全”的人還不知道有這樣的裝置和“事情”。

瞭解了這個情況，大家都可以對什麼“用手掰開”之類的造謠嗤之以鼻了吧？

這個事情在美國實驗室確實發生過，但是有部分是誇大或者誤傳的。

首先說但是兩塊鈾確實是超過臨界發生鏈式反應了，但發生鏈式反應並不等同於就會發生核爆，因為但是兩塊鈾的純度並沒有達到武器級，所以反應速度並不快，這才有時間手撕核彈。

第二就算但是沒有撕開兩塊鈾，也不會發生人們印象中得核爆，首先發生的核反應會直接將兩塊鈾炸散，從而阻止鏈式反應的繼續發生，爆炸威力不會超過一枚炸彈。

最後說一句，手撕核彈的這個人幾天後就掛了，屬於接觸巨量的放射線，其勇氣，仍然值得人們欽佩。

重元素裂變材料一般都有一個臨界質量，比如說用於製造核彈的武器級鈾235的臨界質量為52kg，當達到這個質量後，一次輕微的撞擊都可能引發裂變反應。

在裂變核彈的原理中，利用的是裂變堆釋放的能量，但是裂變反應的條件卻是苛刻的，反應開始後，還需要用大量的中子撞擊其他的重元素原子才能使反應繼續進行，這裡開始就是一個機率的問題了。一顆達到臨界質量的裂變材料球自行反應後，也許內部最先參與反應的原子釋放的中子在運動中什麼也撞不到，這樣它就會從原子中空曠的大部分地方飛走，不會有什麼危險。但是如果這個中子不巧撞到了任何一個其他的原子核，那麼鏈式反應就會繼續，同時釋放能量。

而核武器的製造上，就會使用各種辦法增加中子數目，以謀求更大機率，或者增加反應材料原子的排列密度，來增加撞擊機率。但是大部分核武器都是採用兩者並行的方法來提升威力的，外層用炸藥提供向心壓縮來增加反應材料排列密度，一側用釙-鈹中子源之類的裝置提供更多的中子。

在實驗室中，的確有很多情況會需要讓裂變材料的數量達到臨界值，這裡不是說必須要一大塊一體的材料。比如說鈾235的臨界質量為52kg，那麼將兩個26kg的鈾柱貼一起也算是達到臨界狀態，而如果兩者直接存在一點間隙（這個間隙是多少我忘了，反正很小。）那麼就不會達到臨界狀態。也就不會有危險。

所以說這種徒手掰開的情況是會發生的，不用質疑什麼。

用手掰開原子彈這是個真實的故事。並且用手掰開原子彈的不光有一個人，而且有兩個。後面這個人被加拿大政府授予“用手掰開原子彈的人”稱號。掰開的原子彈其實是一個原子彈的鈽-239的核心，後來被人們稱為惡魔核心魯弗斯！

當年美國想用原子彈轟炸日本，第一次一共製作了四顆原子彈核心，0號核心叫小男孩，後來做成原子彈在廣島爆炸，一號核心叫大男孩，這兩個是鈾235製作的，二號核心叫胖子，做成原子彈在長崎爆炸，三號核心叫魯弗斯。這兩個是鈽239製作的。使用了兩顆原子彈之後，日本就投降了，剩下這兩顆核心沒有用上，只好被送回新墨西哥州沙漠裡的洛斯阿拉莫斯實驗室裡。

惡魔核心魯弗斯

1945年8月21日的晚上，負責研究核材料從亞臨界轉換到超臨界狀態的科學家哈里·達裡安突發靈感，急匆匆趕回實驗室進行實驗。一個偌大的實驗室空蕩蕩的，只有達裡安在實驗，門口坐著一個保安。達裡安用可以反射中子的碳化鎢磚塊把三號核心魯弗斯一點點的包圍起來，三號核心是一個由鈽半球和鎵半球構成，當這兩個球合成一個圓球，就會處於亞臨界狀態，就會有中子發射出來，但是大部分中子沒有機會擊中原子核，就不會引發鏈式裂變反應。但用可以反射中子的碳化鎢磚塊包圍這個核心，就會有中子被反射回去，可以增加中子擊中原子核的機率，隨著包圍的面積越來越大，反射回來的中子就會更多，但是必須要留出一個供中子流往外發射的缺口，如果全部把鈽球包圍的話，所有的中子被反射回來，就會立即達到超臨界狀態，引發鏈式裂變反應。所以達裡安小心翼翼地控制著碳化鎢磚塊，看著各種儀器上的讀數沉思，突然他的手一抖，手裡的碳化鎢磚塊掉了下去，正好堵住了留下來的缺口。中子

達裡安掉落的碳化鎢磚塊堵住了中子外洩的通道

沒有了外洩的通道，全部被反射回去，鈽球立即進入超臨界狀態，鏈式裂變反應啟動了！大量的高速中子流和γ射線爆發出來，實驗室裡出現了藍色的輝光，監測儀器直接爆表，鏈式裂變反應在逐漸地加強，達裡安知道不立即終止鏈式裂變反應的後果，他毫不遲疑地快速用右手把堵住缺口的碳化鎢磚塊扒拉開，掉到了地板上，房間裡的藍光消失了，鏈式裂變反應停止了，達裡安癱坐在椅子上。磚塊落地的聲音驚動了無精打采的保安，他站起來看著達裡安說：嘿，哥們，你要把這次實驗意外記錄下來，不然會認為是我搞壞了實驗器材！達裡安這才想起來實驗室裡還有一個保安，他大聲命令讓保安趕緊離開實驗室，能跑多遠就跑多遠！達裡安因為受到超過正常輻射的幾十萬倍的強輻射25天后離世，年僅24歲，那個倒黴的保安，33年後病逝於白血病，享年62歲。

這次事故之後，接替達裡安繼續研究的是加拿大科學家路易斯·斯羅廷，這傢伙曾經是拳擊手，還當過兵打過仗，親手組裝過原子彈，所以他對原子彈根本不當一回事。他改進了達裡安的實驗方法，他用可以反射中子的鈹做成兩個半球，把惡魔核心用這兩個半球一上一下的罩在裡面，上下半球的一邊碰到一起，另一邊的開口也和碳化鎢磚塊一樣，不能完全閉合，也要留出一道縫隙做為中子外洩的通道，斯羅廷用左手抓著上半球，右手拿著一把長螺絲刀撬著上半球的邊，不讓兩個半球閉合。他的同行費米看他這樣子搞，曾經語重心長地勸過斯羅廷：夥計，你這就是沒事摸老虎尾巴啊！這樣搞早晚會出事的！斯羅廷根本聽不進去，依然沒事就摸老虎尾巴，經常在大家面前用螺絲刀瀟灑的撥拉著兩個半球給大家講解亞臨界狀態到超臨界狀態的變化。

斯羅廷在摸老虎的尾巴

達裡安出事九個月的時候，1946年6月21日，斯羅廷又一次摸老虎的尾巴，當時算上斯羅廷一共有八個人在場。大家都全神貫注地看著斯羅廷講解，上半球在他的手和螺絲刀的撥拉下，一會開口變大，一會開口變小，監測中子流的

斯羅廷實驗的示意圖

儀器的讀數也跟著一起大小變化著，突然斯羅廷手一滑，螺絲刀從手裡滑落到了地上，上半球失去螺絲刀的支撐噹啷一聲和下半球合到了一起，中子全部反射回惡魔核心，瞬間從亞臨界轉變成超臨界狀態，鏈式裂變反應又啟動了。實驗室又出現了那可怕的幽藍色的可怖的輝光，在場的人感覺到身體突然有發熱的感覺。斯羅廷迅速反應過來，用手快速地把上半球掀起來，藍光消失了，鏈式裂變反應停止了，斯羅廷大聲地提醒大家不要動，把身邊的粉筆扔給大家，讓大家把自己的位置標出來，

發生超臨界事故時在場人員的分佈圖

然後用尺子量出每個人到惡魔核心的距離，斯羅廷拿著粉筆在黑板上飛快地計算著，最後他扔掉粉筆對大家說：在場的各位都沒有受到致命的輻射！然後他點燃一根菸，抽了一口接著說：不過只有我必死無疑啦！後來斯羅廷被送往醫院治療，雖然醫生用盡了全力，很多人給斯羅廷獻血，但是斯羅廷的DNA已經被摧毀，免疫系統也已經崩潰。9天后斯羅廷離開了這個世界，只有35歲。其餘的幾個人雖然當時沒有什麼事，但是十九年後，有一個病逝於白血病，20年後有一個病逝於心肌梗死，27年後有一個病逝於障礙性貧血。

其實掰開的原子彈只能算是超臨界事故，自從發明原子彈以來，世界上發生了六十多起超臨界事故。原子彈是由核裂變材料構成的，而核裂變材料的質量達到一個數值後，就會自動發生鏈式裂變反應，就會釋放出巨大的能量和輻射，這個質量稱之為臨界質量，所以核裂變材料存放時要小於臨界質量，但有時候由於大意，使裂變材料超過了臨界質量，就會造成瞬間鏈式裂變啟動，使在場的人員受到輻射，造成嚴重的人員傷亡。如果用可以反射中子的材料把裂變材料包圍起來，裂變材料的臨界質量就會降低很多，上面的兩位科學家就是做的這樣的實驗。

是不是核裂變材料發生臨界事故以後不制止就會發生核爆炸呢？這個是不會的，臨界狀態能讓核裂變材料發生自發鏈式裂變反應，但是由於這種自發的鏈式裂變反應速度慢，參與反應的核裂變材料很少，緩慢的釋放的能量，雖然也會釋放出巨大的能量和輻射，但是和核爆炸根本不能相提並論。自發式裂變反應會釋放出能量，使核裂變材料發熱融化，使核裂變材料的密度變小，核裂變材料密度變小，需要的臨界質量就會變大，很快核裂變材料就會因為密度變小退出超臨界狀態，自發鏈式裂變反應停止。

原子彈想要發生劇烈的爆炸，必須要讓兩塊超臨界質量的核裂變材料迅速地融合成一體，儘量地增加接觸面積，並且還會在發生超臨界裂變的時候，使用中子源照射的方法，幫助鏈式裂變反應以極快的速度達到爆發的程度，這樣才能在極短的時間內釋放出巨大的能量，才能有毀天滅地的效果。不管是槍式原子彈，還是內爆式原子彈，為了讓核裂變材料能快速地接觸到一起，都是需要用烈性炸藥來把核裂變材料擠壓到一起，並且炸藥的衝擊力還會擠壓核裂變材料，讓核裂變材料的密度變得很高，密度越高，需要的臨界質量就越低，這樣就會讓核裂變材料在各種因素的幫助下瞬間爆發，這才是真正的核爆炸。