Neutron

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Ten artykuł dotyczy cząstki subatomowej. Zobacz też: Neutron (ujednoznacznienie).
Diagram Feynmana rozpadu neutronu w procesie beta minus
Schemat rozpadu neutronu
Neutron składa się z 3 kwarków (udd), związanych oddziaływaniem silnym przenoszonym przez gluony. Kwarki posiadają ładunki kolorowe przenoszone przez gluony. Każdy kwark może występować w trzech odmianach: czerwonej, zielonej i niebieskiej. Kolory nie są na stałe przyporządkowane do pojedynczych kwarków, ponieważ między kwarkami zachodzi wymiana kolorów w oddziaływaniach silnych za pośrednictwem gluonów. Gluony jako nośniki oddziaływania silnego, mają ładunki podwójne: jeden kolor i jeden antykolor. Gdy kwark emituje lub pochłania gluon, wtedy kolor kwarka musi ulec zmianie, aby zachować ładunek kolorowy. Kwarki znajdujące się we wnętrzu neutronu wysyłają i pochłaniają gluony tak często, że nie ma możliwości zaobserwowania koloru pojedynczego kwarka

Neutron (z łac. neuter – "obojętny")cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest elektrycznie obojętna. Posiada spin ½.

Według Modelu Standardowego neutron jest cząstką złożoną z grupy hadronów, należącą do klasy barionów, a dokładniej nukleonów i składa się z dwóch kwarków dolnych (d) i jednego górnego (u), związanych ze sobą oddziaływaniem silnym.

Neutrony będące częścią jąder atomowych są bardzo stabilne. Swobodne neutrony (tzn. występujące poza jądrem) nie są stabilne i rozpadają się w wyniku oddziaływań słabych. Średni czas życia swobodnego neutronu wynosi 885,7 s (około 15 minut[1]). Neutron rozpada się z wytworzeniem protonu, elektronu i antyneutrina elektronowego:

.

Jego masa spoczynkowa wynosi 1,008 664 915 78 u, czyli 1,674 927 21·10-27 kg (jest nieco większa od masy protonu)[2].

Antycząstką neutronu jest antyneutron.

Historia[edytuj]

Odkrycia neutronu dokonał angielski fizyk James Chadwick w 1932 roku za co w 1935 roku otrzymał Nagrodę Nobla z fizyki.

Odkrycie neutronu[edytuj]

W 1930 roku Walther Bothe i Herbert Becker badali oddziaływanie cząstek alfa z lekkimi atomami. Bombardując beryl cząstkami alfa, zauważyli oni, że emituje on promieniowanie przenikliwe, które przechodzi nawet przez dwudziestocentymetrową ścianę wykonaną z ołowiu. Promieniowanie to nazwano promieniowaniem berylowym.

Podobne eksperymenty przeprowadzali małżonkowie Frederic Joliot i jego żona Irena Joliot-Curie. Zarówno jedni, jak i drudzy błędnie sądzili, że mają do czynienia z promieniami Roentgena.

W 1932 roku James Chadwick wykonał podobne doświadczenie, ale dodatkowo w pewnej odległości od tarczy umieścił wosk parafinowy. Gdy promieniowanie berylowe trafiały na wosk, to wybijały z niego protony. Energia, zawarta w promieniach Roentgena, wystarczyła do uwolnienia elektronów z atomów parafiny, ale nie mogła doprowadzić do wybicia protonów. Chadwick stwierdził, że wybicie protonów musiało być spowodowane przez promieniowanie obojętnych cząstek, które mają masę zbliżoną do masy protonu. Cząstki te nazwano neutronami.

Neutrony dzięki temu, że są obojętne, mogą przenikać przez grube warstwy materiałów (takich jak na przykład ołów). Jest tak, gdyż ich ruch nie jest zaburzany przez cząstki naładowane dodatnio, bądź ujemnie, które wchodzą w skład atomów materiału, przez który mają przechodzić neutrony[3].

W roku 1932 Chadwick odkrył, że promieniowanie zaobserwowane przez Walthera Bothe, Herberta Beckera oraz Irène i Frédéric Joliot-Curie wywoływane jest przez obojętną elektrycznie cząstkę o masie zbliżonej do masy protonu, nazwaną przez niego neutronem. W tym samym roku Dmitri Ivanenko zasugerował, że neutron ma spin równy 1/2, i że to neutrony są odpowiedzialne za masę jądra, oraz że jądro nie zawiera elektronów, a jedynie protony i neutrony. Spin neutronu rozwiązał problem spinu azotu-14, jako że jeden nieposiadający pary proton i jeden neutron (oba o spinie 1/2) mają łączny spin równy 1.

Dzięki odkryciu neutronu możliwe stało się obliczenie, energii wiązania poszczególnych jąder, przez porównanie masy jądra z masą tworzących je protonów i neutronów. Obliczone w ten sposób różnice w masach jąder oraz dokonane pomiary reakcji jądrowych okazały się zgodne z przewidywaną przez Einsteina równoważnością masy i energii[4].

Parametry[edytuj]

Struktura neutronu zbudowanego z trzech kwarków: jednego kwarka górnego "u" i dwóch kwarków dolnych "d" (układ udd)

Zobacz też[edytuj]





Bibliografia[edytuj]

Przypisy