Надо Знать

добавить знаний



Нейтрон


Quark structure neutron.svg

План:


Введение

Нейтрон ( рус. нейтрон , англ. neutron , нем. Neutron ) - элементарная частица, входящая в состав ядра.


1. Общая характеристика

Нейтрон - электрически нейтральная частица, входящая в группу частиц под названием барионы, которые в свою очередь входят в группу адронов. Электрическая нейтральность нейтрона обусловлено тем, что заряд u- кварка, который входит в состав нейтрона, компенсируется зарядами двух d- кварков. В нейтрона есть античастица, которая называется антинейтрон.

Масса нейтрона приблизительно равна массе протона 1,6749543 10 -24 г = 1838,5 масс электрона. Это только на ~ 2,5 электронных масс превышает массу протона. С нейтронов и протонов состоят ядра атомов, в которых нейтрон стабилен. В свободном состоянии нейтрон нестабилен и радиоактивный. Средний период существования 12,5 мин. Превращается в протон + электрон + антинейтрино. Вследствие отсутствия заряда имеет большую проницаемость, поскольку во время движения в веществе нейтрон не тратит энергии на ионизацию, излучение и т.д.. Нейтроны используются в активационного анализа, нейтронной радиографии, нейтронном гамма-каротаже, нейтронографии и других методах исследований.


2. Свойства

На нейтрон, как и другие адроны, действуют все четыре фундаментальные физические силы :

Нейтрон не имеет электрического заряда, но взаимодействует с елеткромагнитним полем благодаря своему магнитному моменту. Магнитный момент нейтрона равен -1,9130427 \ Pm 0,0000005 ядерных магнетон.


Стабильный нейтрон только в составе ядра. В свободном состоянии распадается с периодом полураспада 886 с. Основная реакция распада:

n = p + e + ν e, где

Стабильность нейтрона в составе ядра объясняется тем, что его превращение в протон привело бы к значительному увеличению энергии кулоновского взаимодействия внутри ядра, а эту энергию ядру неоткуда взять.

В зависимости от энергии выделяют быстрые нейтроны, тепловые нейтроны и ультрахолодные нейтроны.


3. История открытия

Нейтрон открыл в 1932 году Джеймс Чедвик. В 1935 году он получил за это открытие Нобелевскую премию. Эксперименты, которые свидетельствовали возникновения излучения с большой глубиной проникновения в вещество, проводились и ранее, но это излучение пытались интерпретировать, как рождение гамма-квантов. Чедвик принадлежит заслуга доказательства, что новое излучение принадлежит частице с массой, примерно равной массе протона.

Первоначально считалось, что нейтрон является связанным состоянием протона и электрона, но точные измерения массы частицы показали, что она больше суммарной массы протона и электрона, что невозможно при связывании. Распад нейтрона на протон и электрон, при котором лишнюю энергию уносит нейтрино, подтверждает этот вывод.

Антинейтрон открыл в 1956 году Брюс Корк.


4. Источники нейтронов

Нейтроны образуются в большом количестве в ядерных реакторах при делении ядра 235 U. Разделение происходит при захвате нейтрона ядром, но как следствие образуется несколько свободных нейтронов. Этот процесс называется размножением нейтронов.

5. Взаимодействие с веществом

Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, а магнитное взаимодействие слабое, то быстрые нейтроны могут проникать в вещество на значительную глубину. Единственным типом взаимодействия является прямое столкновение с ядрами вещества, вероятность которого невысока ввиду малых размеров ядер. Энергия, нейтрон теряет при столкновении, передавая его ядру, с которым столкнулся, зависит от соотношения масс нейтрона и ядра и тем больше, чем ближе между собой эти массы. Поэтому нейтроны лучше тормозятся веществами, в которых много водорода : водой, углеводами подобное. Именно вещества с малыми массами ядер используются для замедления нейтронов в ядерных реакторах.

В камерах Вильсона или пузырьковых камерах нейтрон не оставляет трека, однако выбиты из атома заряженное ядро оставляет трек, поэтому можно проследить, в какой точке произошло столкновение.

Некоторые ядра атомов поглощают нейтроны. При поглощении сначала один изотоп химического элемента превращается в другой, но такие изотопы часто нестабильны. При поглощении нейтрона 235 U, например, новый изотоп распадается.


6. Применение

Метод рассеяния нейтронов широко используется для изучения свойств кристаллических тел - фононных спектров, кристаллического поля и т.д..

В полупроводниковой технологии применяется нейтронная имплантация примесей.

См.. также


Источники

  • Булавин Л.А., Тартаковский В.К. Ядерная физика. - М.: Знание, 2005.
  • Фрауэнфельдер Г., Хенли Э.. Субатомная физика. - Москва: Мир, 1979.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам