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第五百八十六章 提前问世的非线性中子运输方程

走进不科学 新手钓鱼人 8107 2024-03-24 20:10

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   “????”

   密室内。

   听到华云嘴中说出的这番话。

   陆光达被称为‘娃娃博士’的白净圆脸上,很是突兀的出现了一个懵逼的表情:

   o.O?

   什么?

   中子运输方程是非线性的?

   这怎么可能?

   要知道。

   中子运输方程的现象实质,就是对慢化+扩散的求导。

   慢化过程可以用能降的方式进行描述。

   扩散的过程则是引入了流密度――这两个概念此前都提及过。

   扩散过程是大规模的热中子在反应堆中自由扩散,参与裂变反应,维持核反应堆的运行。

   这是核裂变中最核心最为关键,同时也是比较复杂的研究对象。

   但归根结底。

   所谓的扩散过程,还是属于一种中子分布情况随着核反应的进行而发生的演化。

   与此同时。

   上头已经定义出了中子通量密度?的概念,也就是流密度。

   中子密度的变化显然分为三部分:

   首先,源来产生中子。

   其次,中子被吸收消耗用于裂变。

   最后,中子泄露出体系。

   这里可以把源记为 S(r,t),泄露以一个散度来表示??J(r,t),其中 J(r,t)是中子离开体系的流密度。

   核反应率如上 R=Σa?。

   如果以n表示中子密度,便有一个连续性方程出现了:

   ?n(r,t)?t=S(r,t)?Σa?(r,t)???J(r,t)

   同时中子流进流出体系是靠分布驱动的,也就是梯度决定的。

   J(r,t)=?D??(r,t)。

   其中D=λs/3是系数,称为扩散系数。

   从这里不难看出。

   中子运输方程显然是个线性的偏微分方程.....等等!

   想到这里。

   陆光达忽然意识到了什么,整个人勐然看向了二组组长华云:

   “老华,你的意思是.....中子运输方程,其实存在一个类似非线性薛定谔方程的情况?”

   华云用力点了点头:

   “没错。”

   说起薛定谔的大名,大家想必都不算陌生――营销号口中薛仁贵的后代,知名的虐猫狂人。

   而这位大老的诸多事迹中,薛定谔方程显然是一个重点。

   他是薛定谔亲自提出的量子力学中的一个基本方程,也是量子力学的一个基本假定。

   在徐云穿越来的后世。

   很多人将其视为现代物理学中最重要的方程,甚至没有之一。

   与此同时呢。

   它也是一个非常复杂线性偏微分方程。

   任何原子――只要电子所受的力场可以用有心力场表示,其薛定谔方程都可以分离变量。

   因此在几乎所有情境下。

   薛定谔方程都是标准的线性方程。

   但有一种情况非常特殊。

   那就是当势场依赖于波函数时,推导出的薛定谔方程是非线性的。

   这种情况在应用领域一般出现在等离子体或者光学方面,算是一种极其少见的情况。

   而眼下按照华云所说。

   如果中子运输方程的?在特定区域发生了变化,这似乎......

   还真有可能?

   想到这里。

   陆光达便一把拿起华云带过来的文件,认真看了起来。

   文件摆在最上头的是毛细彼得罗夫反应堆的一张报告,这也是兔子们手上仅有的十多张非冷爆的核反应堆中心数据之一。

   不过这张报告倒不是兔子们通过特殊渠道传回国的,而是毛熊给出的嘉奖:

   三年前。

   王淦昌在毛熊杜布纳联合原子核研究所任研究员的时候,他从4万对底片中找到了一个产生反西格马负超子的事例,这也是人类历史上第一次发现超子的反粒子。

   负超子当时属于毛熊和海对面都在争夺的关键领域之一,王淦昌的发现让毛熊在理论物理领域得到了一枚相当有用的棋子。

   因此毛熊便把这张图赠送给了王淦昌老爷子,算是一种奖励。

   当然了。

   根据后世解密的一些情况来看,这份奖励应该是兔子们在经过内部讨论后,主动做出的一个选择。

   另外,当时毛熊还给了王淦昌老爷子一个邀请:

   只要他改变国籍,就可以永远留在莫斯科。

   不过王老爷子最终还是拒绝了这份邀请,义无反顾的回到了祖国。(这是我查这份报告资料的时候才知道的事儿,所以当初介绍王老爷子的时候没写上,那个时代真的啥事儿都能见到这些前辈的影子)

   好了。

   视线再回到现实。

   不过这份文件上的数据载体并不是很多人以为的黑白图像,而是科学界早期的一种特殊工具:

   纸带。

   看纸带在60、70年代堪称一种神功,中外都有大量顶尖高手存在,可惜现已几近失传。

   在看纸带的过程中,科学家们便会脑补数值模拟的图像来分析纸带上所记录的计算数据。

   例如当年的曼哈顿计划。

   西伯格和劳伦斯便是看纸带的专家,在海对面原子弹的研发过程中起到了很关键的作用。

   随后陆光达小心的拿起卷纸带,认真的看了起来:

   “编号45242的碰撞记录,裂变次级中子取各向同性近似......”

   “高次中子占优势的能区在0.12到0.16,单能强中子源的能级是14MeV......”

   “V1则是2738厘米每微秒,上级能区42MeV......”

   结果看着看着。

   陆光达骤然童孔一缩:

   “咦?这是......”

   只见此时此刻。

   一条纸带上赫然记录着一组数字:

   8.27^14g/cm3。

   而这组数字对标的参数,则清清楚楚写着.....

   装置内的中子密度!

   随后陆光达死死盯着这组数字,整个人一言不发。

   众所周知。

   中子输运方程之所以可以被视为线性方程,本质是因为系统中的中子密度通常比原子核密度小得多――这里是小指的是量级上的差距,也就是所谓的【远小于】的程度。

   比如地球和西瓜,又比如人和蚂蚁。

   这正是推导中子输运方程时,所作的基本物理假设之一,是一切后续推论的根基。

   在这一假设下。

   可以只考虑中子与介质原子核的碰撞,而忽略中子之间的碰撞,最终得到线性的中子输运方程。

   但如果中子密度很高,以至于接近原子核密度或二者相当的时候.....

   这个假设自然就失效了。

   而一般情况下。

   原子核密度的量级通常是......

   10.14^14g/cm3!

   这个数字和纸带上的中子密度虽然并不完全一致,但二者已经不存在量级上的区别了:

   好比A和B两个人,A有100万资产,B有80万资产。

   你可以说A比B有钱,但二者的差距并不大,说不定没几个月B就赶上A了。

   换而言之.....

   在这种情境下。

   中子输运方程便没法再看做是线性方程了。

   随后陆光达又先后看了其他几组数据。

   最终发现中子密度在一些特殊情况中密度确实会暴增,接近甚至达到原子核密度的量级。

   这些数据包括了中美毛熊三个国家的大量机构,不可能会出现偶发性的错误。

   也就是说.......

   诺里斯・布拉德伯里设计的理论的确是错误的。

   见此情形。

   陆光达的心绪忽然变得有些恍忽了起来。

   他不是在感伤项目组在错误的路上花费了大量的时间,而是在惊讶.....

   海对面设计的方案,居然也会出错?

   不过很快。

   陆光达的脑海中便冒出了另一个问题:

   海对面的权威也是人,一切技术没有落地,为什么不能出错呢?

   别的不说。

   如果他们真的无敌到一切都是正确的,还会在半岛上被咱们打的那么惨?

   还有基地内的王淦昌、赵忠尧,以及还在海对面的老杨以及陆光达本人,过去不也是纠正过海对面大量的错误理论吗?――只是高度没有核武器这么惊人罢了。

   想到这里。

   陆光达不由深吸一口气,目光也不再缥缈,而是逐渐被一抹坚定之色所取代。

   随后他沉吟片刻,抬头看向了华云,开口说道:

   “老华,这次辛苦你了,很明显,你的验证是正确的。”

   “在这里我要对你还有瑞平同志道个歉,之前因为我们没有发现模型中的问题,让二组和三组的同志无端受到了一些指责和压力。”

   “作为项目组的负责人,这是我的失职,下次的总结会议上我会对这事进行主动检讨。”

   说罢。

   陆光达又转向了一旁的徐云,脸上的表情也跟着柔和了许多:

   “韩立同志,我也要向你表示感谢――不但感谢你找出了结症所在,更重要的是让我明白了一个道理。”

   “那就是海对面虽然实现了原子弹技术,但还是远远没有把它完全吃透,还存在很多即便是诺里斯・布拉德伯里这种权威都无法发现的错漏。”

   “这无疑是一个好消息,代表着咱们虽然暂时落后,但却还没有被拉开到难以望其项背的程度!”

   “或许有一天....咱们还能超过他们也说不定。”

   陆光达说话的时候右手还在空气里挥舞了几下,显得极其有力。

   听闻此言。

   徐云却连忙摆了摆手,飞快的摇起了头:

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