Neutroni

Quark_structure_neutronÎn fizică, neutronul este o particulă subatomică, fără sarcină electrică și cu masa de 940 MeV (foarte puțin mai mult decât a protonului). Nucleul celor mai mulți atomi (toate cu excepția celui mai cunoscut izotop al hidrogenului, care constă dintr-un singur proton) este format din protoni și neutroni. În afara nucleului, neutronii sunt instabili și au un timp de înjumătățire de aproximativ 15 minute, descompunându-se prin emiterea unui electron și antineutrino şi devinind un proton. Aceeași metodă de dezintegrare (descompunere beta) apare în unele nuclee. Particulele din interiorul nucleului sunt de obicei rezonanțe între neutroni și protoni, care le transformă unul în celălalt prin emisia și absorbția de pioni. Un neutron este clasificat ca baryon, și este format din doi cuarci down și un cuarc up.

Caracteristica neutronilor care îi diferențiază de majoritatea celorlalte particule subatomice comune este faptul că acestea sunt neîncărcate. Această proprietate a neutronilor a întârziat descoperirea lor, îi face foarte penetranţi, imposibil de observat în mod direct, și foarte importanţi ca agenți de schimb nuclear.

Deși atomii în starea lor normală sunt de asemenea neutri electric, ei sunt zece mii de ori mai mare decât un neutron și constau dintr-un sistem complex de electroni încărcați negativ rarefiaţi în jurul unui nucleu încărcat pozitiv. Particulele încărcate (cum ar fi protonii, electronii, sau particulele alfa) și radiațiile electromagnetice (cum ar fi razele gamma) pierd energie când trec prin materie. Ele exercită forțe electrice care ionizează atomii de material prin care trec. Energia preluată în ionizare este egală cu energia pierdută de particula încărcată, ceea ce îi încetineşte, sau de radiaţia gamma, care este absorbită. Neutronul, cu toate acestea, nu este afectat de aceste forțe; el este afectat doar de forța nucleară tare gama foarte scurtă, care intră în joc atunci când neutronul se apropie foarte mult de un nucleu atomic. Prin urmare, un neutron liber merge pe drumul său necontrolat până când se face are loc o coliziune cu un nucleu atomic. Din moment ce nucleele au o secțiune transversală foarte mică, astfel de coliziuni au loc, dar rareori, și neutronul străbate un drum lung înainte de impact.

În cazul unei coliziuni de tip elastic, legile obişnuite de impuls se aplică așa cum se întâmplă în coliziunea elastică cu bile de biliard. În cazul în care nucleul care este lovit este greu, el dobândește o viteză relativ mică, dar în cazul în care acesta este un proton, care este aproximativ egal în masă cu neutronul, este proiectat în față cu o mare parte din viteza inițială a neutronului, care este în mod corespunzător încetinit. Proiectilele secundare rezultate din aceste ciocniri pot fi detectate, pentru că ele sunt încărcate și produc ionizare.

Natura neîncărcată a neutronului îl face nu numai greu de detectat, dar şi dificil de controlat. Particulele încărcate pot fi accelerate, încetinite, sau deviate de câmpuri electrice sau magnetice, care nu au niciun efect asupra neutronilor. Mai mult decât atât, neutronii liberi pot fi obținuţi numai din dezintegrări nucleare; nu există nicio sursă naturală. Singurele mijloace pe care le avem de a controla neutronii liberi este de a pune nuclee în drumul lor, astfel încât aceştia vor fi încetiniţi și deviaţi sau absorbiţi prin coliziuni. Aceste efecte sunt de mare importanță practică în reactoarele nucleare și armele nucleare.

Istoric

În 1930 Walther Bothe și H. Becker, în Germania, au constatat că în cazul în care particulele alfa naturale foarte energetice din poloniu cad pe anumite elemente uşoare, în special beriliu, bor, sau litiu, o radiație neobișnuit de pătrunzătoare se produce. La început, această radiație a fost considerată ca fiind radiația gamma, deși este mai pătrunzătoare decât orice raze gamma cunoscute, precum iar detaliile rezultatelor experimentale au fost foarte greu de interpretat pe această bază. Următoare contribuție importantă a fost raportată în 1932 de către Irene Curie și F. Joliot în Paris. Ei au arătat că în cazul în care această radiație necunoscută cade pe parafină sau orice alt compus care conține compuşi ai hidrogenului, apar protoni de energie foarte mare. Acest lucru nu a fost, în sine, incompatibil cu considerarea radiațiilor gamma, dar analiza cantitativă detaliată a datelor a devenit tot mai dificil de conciliat cu o astfel de ipoteză. În cele din urmă (mai târziu, în 1932) fizicianul James Chadwick in Anglia a efectuat o serie de experimente care arată că ipoteza razelor gamma este de neconceput. El a sugerat că, de fapt, noua radiație constă din particule neîncărcate cu masa aproximativ egală cu cea a protonului, și a efectuat o serie de experimente de verificare a ideii sale. Astfel de particule fără sarcină sunt acum numite neutroni.

Evoluţia actuală

Existența unor grupuri stabile de patru neutroni, sau tetraneutroni, a fost presupusă de o echipă condusă de Francisco-Miguel Marqués de la Laboratorul CNRS de Fizică Nucleară, pe baza observațiilor ptivind dezintegrarea nucleelor de beriliu-14. Acest lucru este deosebit de interesant, pentru că teoria actuală sugerează că aceste grupuri nu trebuie să fie stabile, și prin urmare nu există.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.