099.1945年：“三位一体”核弹

　　罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer，1904—1967）

　　原子弹两种装配方式的示意图。

　　弓与箭（公元前30000年），常春藤麦克氢弹（1952年），集束炸弹（1965年），福岛核事故（2011年）

　　核弹依靠一个简单的核心原则发挥威力：如果115磅（52千克）或更多的铀—235聚集成一个近似的球体，这个球体就会以惊人的威力爆炸。这是因为铀—235原子有着一个惊人的特性：捕获一个中子后，铀原子会分裂成两个更小的部分，同时释放出三个新的中子。这些中子会飞走，触发其他铀—235原子相同的反应。这两个更小的部分和三个中子的质量相加小于原来的铀原子质量，丢失的质量就会转化为能量，这是根据公式E=mc2。换言之，通过质能转换过程可以获得巨大的能量，因此核弹有惊人的爆炸威力。捕获和分裂的过程几乎是一瞬间发生的。

　　要利用这一自然规律制造核弹，工程师要做的是找到一种高效的方法使大量的铀—235处于分离状态，在需要爆炸的时候再将它们合在一起。第一种设计简单得让人难以置信。处于临界质量的铀—235被分成两部分，其中一部分静止，另一部分被装入炮筒内。当火炮点火，两部分合在一起，变成超临界状态，随后就会发生爆炸。

　　这一设计的问题是效率低。炸弹爆炸后，铀—235便不再处于超临界状态，因此仅有1%的铀有机会发生裂变反应。工程师因此致力于提高反应效率。一种方法是将铀—235（或钚）的形状改为中空、破损的球形，然后使用传统炸弹在球体周围爆炸以制造一个实心的超临界层。最初的爆炸力和动量会在更长一些的时间内保持球体聚集，因此可以提高反应效率。这一设计被应用于历史上第一枚核弹—―“三位一体”核弹，这枚核弹由隶属于曼哈顿计划（Manhattan Project）的科学家们于1945年制造。其中包括罗伯特·奥本海默—―这枚核弹的命名者。其他工程技术包括中子反射器和填塞器—―通过坚固、厚重的容器提高反应效率，更进一步的聚变实验将导致氢弹的出现。■ 工程学之书