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摘要：物理学家们把控制棒散布在铀石墨堆中。第一个中子会在铀核上引起裂变，释放出一组新的中子。了解如何建立和控制核链式反应是当今世界上448个核反应堆生产能源的基础。目前，有30个国家将核反应堆纳入其电力组合。此外，研究人员正试图预测可能发生核裂变的新核。裂变和延迟中子发射都是恒星内部发生的过程。
这篇文章最初是在对话中发表的。这篇文章为Live Science的专家之声贡献了一篇文章：评论和见解。
在1938年的圣诞假期中，物理学家利斯·梅特纳和奥托·弗里希在一封来自核化学家奥托·哈恩的私人信件中收到了令人费解的科学消息。当用中子轰击铀时，哈恩做了一些令人惊讶的观察，这些观察与当时已知的关于原子核——即原子核的致密核心的一切都背道而驰。
梅特纳和弗里希能够为他所看到的将彻底改变核物理领域的东西提供一个解释：铀核可以分裂成两半——或者说裂变，就像他们所说的——产生两个新的核，叫做裂变碎片。更重要的是，这个裂变过程释放出大量的能量。这一发现是在第二次世界大战初期科学和 ... 竞赛的开始，以了解和使用这一新的原子动力源。
这些发现的公布给学术界立即激发了许多核科学家进一步研究核裂变过程。物理学家利奥·西拉德（Leo Szilard）有一个重要的认识：如果裂变释放出中子，中子可以诱发裂变，那么一个核裂变产生的中子就可以引起另一个核的裂变。它可以在一个自我维持的“链式”过程中级联。
因此开始探索实验证明核链式反应是可能的——75年前，芝加哥大学的研究人员成功了，打开通往核时代的大门。
利奥·斯齐拉德教授裂变过程。（阿贡国家实验室）利用裂变作为第二次世界大战期间建造原 ... 的曼哈顿计划的一部分，斯齐拉德与芝加哥大学的物理学家恩里科·费米和其他同事合作，创造了世界上第一个实验性核反应堆，受控制的连锁反应，每一次裂变只会引起一次额外的裂变。再多一点，就会发生爆炸。在早期的研究中，费米发现，如果中子移动相对缓慢，铀原子核更容易吸收中子。但是铀裂变释放出的中子很快。所以在芝加哥的实验中，物理学家们用石墨通过多次散射过程来减缓发射的中子。这个想法是为了增加中子被另一个铀原子核吸收的机会。
为了确保它们能够安全地控制连锁反应，研究小组装配了他们称之为“控制棒”的东西。这些只是镉元素的薄片，一种很好的中子吸收剂。物理学家们把控制棒散布在铀石墨堆中。在这个过程的每一步，费米都计算出预期的中子发射量，并慢慢地移除一根控制棒来证实他的预期。作为一种安全机制，如果出现问题，镉控制棒可以很快插入，以关闭链式反应。
他们称这种20x6x25英尺的设置为芝加哥第一堆，简称CP-1——1942年12月2日，他们在这里获得了世界上第一个受控核链式反应。一旦物理学家们组装了CP-1，一个随机中子就足以启动连锁反应过程。第一个中子会在铀核上引起裂变，释放出一组新的中子。这些次级中子击中石墨中的碳原子核并减慢速度。然后它们会撞上其他的铀原子核，引发第二轮裂变反应，释放出更多的中子，等等。镉控制棒确保了这个过程不会无限期地继续下去，因为费米和他的团队可以精确地选择如何和在哪里插入它们来控制链式反应。
控制链式反应离子是非常重要的：如果产生的中子和吸收的中子之间的平衡不完全正确，那么链式反应要么根本不会进行，要么在另一个更危险的极端，链式反应会随着大量能量的释放而迅速增加。
有时，在裂变发生在核连锁反应中，释放出额外的中子。裂变碎片具有典型的放射性，可以发射不同类型的辐射，其中包括中子。立刻，恩里科·费米、利奥·西拉德、尤金·维格纳和其他人认识到这些所谓的“延迟中子”在控制连锁反应中的重要性。
如果不加以考虑，这些额外的中子将导致比预期更多的裂变反应。结果，他们在芝加哥实验中的核连锁反应可能失控，并可能带来毁灭性的结果。然而，更重要的是，在裂变和释放更多中子之间的这段时间延迟允许人类有一段时间作出反应和调整，从而控制连锁反应的力量，使其不会进行得太快。
1942年12月2日的事件标志着一个巨大的里程碑。了解如何建立和控制核链式反应是当今世界上448个核反应堆生产能源的基础。目前，有30个国家将核反应堆纳入其电力组合。在这些国家，核能平均占总电力的24%，在法国高达72%，
CP-1的成功对于曼哈顿计划的继续和二战期间使用的两颗原 ... 的制造也是必不可少的。
物理学家的剩余问题理解延迟中子发射和核裂变的探索在现代核中继续进行物理实验室。今天的竞赛不是建造原 ... 甚至核反应堆；这是为了通过实验和理论之间的密切合作来理解原子核的基本性质。
研究人员在实验上只观察到少量同位素的裂变——一种元素的不同版本是基于每个元素有多少中子——而这个复杂过程的细节还不清楚很明白。最先进的理论模型试图解释所观察到的裂变特性，如释放的能量、发射的中子数和裂变碎片的质量。
延迟中子发射只发生在非自然发生的核上，这些核只存活很短的时间。虽然实验已经揭示了一些发射延迟中子的核，但我们还不能可靠地预测哪些同位素应该具有这种性质。我们也不知道延迟中子发射的确切概率或释放的能量量，这些属性对于理解核反应堆的能量生产细节非常重要。
此外，研究人员正试图预测可能发生核裂变的新核。他们正在建立新的实验和强大的新设施，这些设施将提供进入从未被研究过的原子核的途径，试图直接测量所有这些性质。新的实验和理论研究将使我们对核裂变有更深入的了解，这将有助于提高核反应堆的性能和安全性。
裂变和延迟中子发射都是恒星内部发生的过程。重元素，如银和金的产生，特别取决于外来核的裂变和延迟中子发射特性。裂变会破坏最重的元素，并用较轻的元素（裂变碎片）取代它们，彻底改变恒星的元素组成。缓发中子辐射会给恒星环境增加更多的中子，从而引发新的核反应。为了
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