Objašnjavajući rječnik ruskog jezika. D.N. Ushakov

neutron

neutron, m. (od lat. neutrum, lit. ni jedno ni drugo) (fizikal. nov). Materijalna čestica koja ulazi u jezgru atoma, lišena električnog naboja, električki je neutralna.

Objašnjavajući rječnik ruskog jezika. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova.

neutron

A, m. (poseban). Električni neutralna elementarna čestica s masom gotovo jednakom masi protona.

pril. neutron, th, th.

Novi objašnjavajući i derivacijski rječnik ruskog jezika, T. F. Efremova.

neutron

m. Električni neutralna elementarna čestica.

Enciklopedijski rječnik, 1998

neutron

NEUTRON (eng. neutron, od lat. neuter - ni jedno ni drugo) (n) neutralna elementarna čestica sa spinom 1/2 i masom većom od mase protona za 2,5 mase elektrona; odnosi se na barione. U slobodnom stanju neutron je nestabilan i ima životni vijek od cca. 16 min. Zajedno s protonima neutron tvori atomske jezgre; neutron je stabilan u jezgrama.

Neutron

(eng. neutron, od lat. neuter ≈ ni jedno ni drugo; simbol n), neutralna (bez električnog naboja) elementarna čestica spina 1/2 (u jedinicama Planckove konstante) i mase malo veće od mase od protona. Sve atomske jezgre građene su od protona i dušika. Magnetski moment N. približno je jednak dvama nuklearnim magnetonima i negativan je, odnosno usmjeren je suprotno mehaničkom, spinskom, kutnom momentu. N. pripadaju klasi čestica s jakom interakcijom (hadroni) i uključeni su u skupinu bariona, odnosno imaju posebnu unutarnju karakteristiku - barionski naboj, jednak, kao kod protona (p), +

N. otkrio je 1932. engleski fizičar J. Chadwick, koji je utvrdio da je prodorno zračenje koje su otkrili njemački fizičari W. Bothe i G. Becker, a koje nastaje kada se atomske jezgre (osobito berilija) bombardiraju a-česticama. , sastoji se od nenabijenih čestica s masom bliskom masi protona.

N. stabilni su samo u sastavu stabilnih atomskih jezgri. Svobodny N. ≈ nestabilna čestica koja se raspada na proton, elektron (e-) i elektronski antineutrino:

srednji životni vijek H. t » 16 min. U materiji slobodnih neutrona ima još manje (u gustim tvarima, jedinice ≈ stotine mikrosekundi) zbog njihove jake apsorpcije od strane jezgri. Stoga slobodni N. nastaju u prirodi ili se pojavljuju u laboratoriju samo kao rezultat nuklearnih reakcija (vidi Izvori neutrona). Zauzvrat, slobodni dušik je sposoban za interakciju s atomskim jezgrama, sve do najtežih; nestajući, dušik uzrokuje jednu ili drugu nuklearnu reakciju, od kojih je posebno važna fisija teških jezgri, kao i radijacijsko hvatanje dušika, što u nizu slučajeva dovodi do stvaranja radioaktivnih izotopa. Velika učinkovitost neutrona u provedbi nuklearnih reakcija, posebnost međudjelovanja vrlo sporih neutrona s materijom (rezonantni efekti, difrakcijsko raspršenje u kristalima i dr.) čine neutrone iznimno važnim istraživačkim alatom u nuklearnoj fizici i fizici čvrstog stanja. U praktičnim primjenama neutroni igraju ključnu ulogu u nuklearnoj energetici, proizvodnji transuranijevih elemenata i radioaktivnih izotopa (umjetna radioaktivnost), a naširoko se koriste u kemijskoj analizi (aktivacijska analiza) i geološkim istraživanjima (neutronska karotaža).

Ovisno o energiji N., prihvaća se njihova uvjetna klasifikacija: ultrahladni N. (do 10-7 eV), vrlo hladno (10-7≈10-4 eV), hladno (10-4≈5 × 10-3 eV), toplinski (5 ×10-3≈0,5 eV), rezonantni (0,5≈104 eV), srednji (104≈105 eV), brz (105≈108 eV), visokoenergetski (108≈1010 eV) i relativistički (³ 1010 eV); Svi neutroni s energijama do 105 eV objedinjeni su zajedničkim nazivom spori neutroni.

══O metodama registracije neutrona vidi Neutronski detektori.

Glavne karakteristike neutrona

Težina. Najpreciznije određena veličina je razlika mase između neutrona i protona: mn ≈ mr= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, mjerena bilancem energije raznih nuklearnih reakcija. Usporedbom ove količine s masom protona ispada (u jedinicama energije)

mn = (939,5527 = 0,0052) MeV;

to odgovara mn» 1,6╥10-24g, ili mn» 1840 me, gdje je me ≈ masa elektrona.

Spin i statistika. Vrijednost 1/2 za spin N. potvrđena je velikim brojem činjenica. Spin je izravno mjeren u pokusima cijepanja snopa vrlo sporih neutrona u neuniformnom magnetskom polju. U općem slučaju, snop bi se trebao razdvojiti na 2J+ 1 pojedinačnih snopa, pri čemu je J ≈ spin H. U eksperimentu je uočeno cijepanje na 2 snopa, što implicira da je J = 1/

Kao čestica s polucijelim spinom, N. se pokorava Fermi ≈ Diracovoj statistici (on je fermion); neovisno, to je utvrđeno na temelju eksperimentalnih podataka o strukturi atomskih jezgri (vidi Nuklearne ljuske).

Električni naboj neutrona Q = 0. Izravna mjerenja Q iz otklona H zrake u jakom električnom polju pokazuju da je barem Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

Ostali kvantni brojevi neutrona. Po svojim svojstvima, N. je vrlo blizu protona: n i p imaju gotovo jednake mase, isti spin i mogu se međusobno transformirati, na primjer, u procesima beta-raspada; očituju se na isti način u procesima izazvanim jakim međudjelovanjem, posebice nuklearne sile koje djeluju između parova p≈p, n≈p i n≈n su iste (ako su čestice u istim stanjima). Takva duboka sličnost omogućuje nam da N. i proton smatramo jednom česticom ≈ nukleonom, koji može biti u dva različita stanja, različita u električnom naboju Q. Nukleon u stanju s Q \u003d + 1 je proton, s Q \u003d 0 ≈ N. Prema tome, nukleonu se pripisuje (analogijom s uobičajenim spinom) neka unutarnja karakteristika ≈ izotonični spin I, jednaka 1/2, čija "projekcija" može uzeti (prema općim pravilima kvantne mehanike) 2I + 1 = 2 vrijednosti: + 1/2 i ≈1/2. Dakle, n i p tvore izotopski dublet (vidi Izotopska invarijantnost): nukleon u stanju s projekcijom izotopskog spina na kvantizacijsku os + 1/2 je proton, a s projekcijom ≈1/2 ≈ N. Kao komponente izotopskog dubleta N. i proton, prema suvremenoj sistematici elementarnih čestica, imaju iste kvantne brojeve: barionski naboj B = + 1, leptonski naboj L = 0, neobičnost S = 0 i pozitivnu unutarnju parnost. Izotopski dublet nukleona dio je šire skupine "sličnih" čestica ≈ tzv. barionskog okteta s J = 1/2, B = 1 i pozitivnim intrinzičnim paritetom; osim n i p, ova skupina uključuje L-, S╠-, S0-, X
--, X0 - hiperoni, koji se od n i p razlikuju po neobičnosti (vidi Elementarne čestice).

Magnetski dipolni moment neutrona, utvrđeno iz eksperimenata nuklearne magnetske rezonancije je:

mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) me,

gdje je mn=5.05×10-24erg/gs ≈ nuklearni magneton. Čestica sa spinom 1/2, opisana Diracovom jednadžbom, mora imati magnetski moment jednak jednom magnetonu ako je nabijena, odnosno nuli ako nije nabijena. Prisutnost magnetskog momenta u N., kao i anomalna vrijednost magnetskog momenta protona (mp = 2.79mya), ukazuje da ove čestice imaju složenu unutarnju strukturu, odnosno da unutar njih postoje električne struje koje stvoriti dodatni "anomalni" magnetski moment protona je 1,79my i približno jednak po veličini i suprotnog predznaka magnetskom momentu H. (≈1,9my) (vidi dolje).

Električni dipolni moment. S teorijskog gledišta, električni dipolni moment d bilo koje elementarne čestice mora biti jednak nuli ako su međudjelovanja elementarnih čestica nepromjenjiva u odnosu na vremenski obrat (T-invarijantnost). Potraga za električnim dipolnim momentom kod elementarnih čestica jedna je od provjera ovog temeljnog stava teorije, a od svih elementarnih čestica N. je najzgodnija čestica za takva traženja. Pokusi metodom magnetske rezonancije na snopu hladnog N. pokazali su da dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

Interakcije neutrona

N. sudjeluju u svim poznatim interakcijama elementarnih čestica - jakim, elektromagnetskim, slabim i gravitacijskim.

Jaka interakcija neutrona. N. i proton sudjeluju u jakim interakcijama kao komponente jednog izotopskog dubleta nukleona. Izotopska invarijantnost jakih interakcija dovodi do određenog odnosa između karakteristika različitih procesa koji uključuju neutrone i protone, na primjer, efektivne presjeke za p+
--mezoni na N. su jednaki, jer sustavi p + p i p-n imaju isti izotopski spin I = 3/2 i razlikuju se samo u vrijednostima projekcije izotopskog spina I3 (I3 = + 3/2 u prvom i I3 = ≈ 3/2 u drugom slučaju), presjeci raspršenja za K+ na protonu i K╟ na H su isti, i tako dalje. Valjanost takvih odnosa eksperimentalno je provjerena u velikom broju eksperimenata na visokoenergetskim akceleratorima. [S obzirom na nepostojanje ciljeva koji se sastoje od N., podaci o interakciji raznih nestabilnih čestica s N. dobivaju se uglavnom iz eksperimenata o raspršenju ovih čestica deuteronom (d) ≈ ​​​​najjednostavnijom jezgrom koja sadrži N. ]

Pri niskim energijama, stvarne interakcije neutrona i protona s nabijenim česticama i atomskim jezgrama uvelike se razlikuju zbog prisutnosti električnog naboja na protonu, što određuje postojanje Coulombovih sila velikog dometa između protona i drugih nabijenih čestica na takvim udaljenosti na kojima praktički nema nuklearnih sila kratkog dometa. Ako je energija sudara protona s protonom ili atomskom jezgrom ispod visine Coulombove barijere (koja je za teške jezgre oko 15 MeV), do raspršenja protona dolazi uglavnom zbog sila elektrostatskog odbijanja, koje ne dopustiti približavanje čestica na udaljenosti reda radijusa djelovanja nuklearnih sila. N. nedostatak električnog naboja omogućuje mu da prodre u elektronske ljuske atoma i slobodno se približi atomskim jezgrama. Upravo to određuje jedinstvenu sposobnost neutrona relativno niske energije da induciraju različite nuklearne reakcije, uključujući reakciju fisije teških jezgri. Za metode i rezultate istraživanja međudjelovanja neutrona s jezgrama vidi članke Spori neutroni, Neutronska spektroskopija, Jezgre atomske fisije i Raspršenje sporih neutrona na protonima pri energijama do 15 MeV sferno je simetrično u sustavu centra inercije. To ukazuje da je raspršenje određeno međudjelovanjem n ≈ p u stanju relativnog gibanja s orbitalnim kutnim momentom l = 0 (tzv. S-val). Raspršenje u S-stanju je specifično kvantno-mehanički fenomen koji nema analoga u klasičnoj mehanici. Ono prevladava nad raspršenjem u drugim stanjima, kada de Broglieva valna duljina H.

reda veličine ili većeg od polumjera djelovanja nuklearnih sila (≈ Planckova konstanta, v ≈ N. brzina). Budući da je pri energiji od 10 MeV valna duljina H.

Ova značajka raspršenja neutrona na protonima pri takvim energijama izravno daje informacije o redu veličine polumjera djelovanja nuklearnih sila. Teoretsko razmatranje pokazuje da raspršenje u S-stanju slabo ovisi o detaljnom obliku potencijala interakcije i opisuje se s dobrom točnošću pomoću dva parametra: polumjer efektivnog potencijala r i takozvana duljina raspršenja a. Zapravo, za opisivanje raspršenja n ≈ p, broj parametara je dvostruko veći, budući da sustav np može biti u dva stanja s različitim vrijednostima ukupnog spina: J = 1 (tripletno stanje) i J = 0 (single stanje). Iskustvo pokazuje da su duljine raspršenja N. na protonu i efektivni polumjeri međudjelovanja u singletnom i tripletnom stanju različiti, tj. nuklearne sile ovise o ukupnom spinu čestica. Iz pokusa također proizlazi da vezano stanje sustava np (jezgra deuterija) može postojati samo kad je ukupni spin 1, dok je u singletnom stanju veličina nuklearnih sila nedovoljna za nastanak vezanog stanja H. ≈ proton. Duljina nuklearnog raspršenja u singletnom stanju, određena iz pokusa raspršenja protona na protonu (dva protona u S-stanju, prema Paulijevom principu, mogu biti samo u stanju s nultim ukupnim spinom), jednaka je duljina raspršenja n≈p u singletnom stanju. To je u skladu s izotopskom invarijantnošću jakih interakcija. Nepostojanje vezanog sustava pr u singletnom stanju i izotopska invarijantnost nuklearnih sila dovodi do zaključka da ne može postojati vezani sustav od dva neutrona ≈ tzv. bineutron (slično protonima, dva neutrona u S stanju moraju imaju ukupni spin jednak nuli). Izravni eksperimenti na raspršenju n≈n nisu provedeni zbog odsutnosti neutronskih meta, međutim neizravni podaci (svojstva jezgri) i izravniji ≈ proučavanje reakcija 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n + g ≈ u skladu su s hipotezom o izotopskoj invarijantnosti nuklearnih sila i odsutnosti bineutrona. [Kad bi bineutron postojao, tada bi se u tim reakcijama vrhovi opazili pri dobro definiranim energijama u energetskim distribucijama a-čestica (4He jezgri) odnosno g-kvanta.] Iako nuklearna interakcija u singletnom stanju nije jaka dovoljno za stvaranje bineutrona, to ne eliminira mogućnost formiranja vezanog sustava koji se sastoji samo od velikog broja neutronskih jezgri. Ovo pitanje zahtijeva daljnja teorijska i eksperimentalna istraživanja. Pokušaji da se eksperimentalno otkriju jezgre od tri ili četiri jezgre, kao i jezgre 4H, 5H i 6H, do sada nisu dali pozitivan rezultat.Unatoč nepostojanju konzistentne teorije jakih međudjelovanja, na temelju niza postojećim idejama moguće je kvalitativno razumjeti neke zakonitosti jakih interakcija i strukturu neutrona. Prema tim idejama, jaka interakcija između N. i drugih hadrona (na primjer, protona) događa se razmjenom virtualnih hadrona (vidi Virtualne čestice) ≈ p-mezoni, r-mezoni itd. Takav obrazac interakcije objašnjava kratkodometnu prirodu nuklearnih sila, radijus koji je određen Comptonovom valnom duljinom najlakšeg hadrona ≈ p-mezona (jednak 1,4 × 10-13 cm). Istodobno, ukazuje na mogućnost virtualne transformacije N. u druge hadrone, na primjer, proces emisije i apsorpcije p-mezona: n ╝ p + p- ╝ n. Intenzitet jakih međudjelovanja poznat iz iskustva je takav da N. mora provesti većinu svog vremena u ovoj vrsti "disociranih" stanja, budući da je, takoreći, u "oblaku" virtualnih p-mezona i drugih hadrona. To dovodi do prostorne raspodjele električnog naboja i magnetskog momenta unutar N., čije su fizičke dimenzije određene dimenzijama "oblaka" virtualnih čestica (vidi također Form factor). Konkretno, pokazalo se da je moguće kvalitativno protumačiti gore spomenutu približnu jednakost apsolutne vrijednosti anomalnih magnetskih momenata neutrona i protona, ako pretpostavimo da je magnetski moment neutrona stvoren orbitalnim gibanjem nabijen str
--mezoni emitirani virtualno u procesu n ╝ p + p- ╝ n, a anomalni magnetski moment protona ≈ orbitalnim gibanjem virtualnog oblaka p+-mezona stvorenog procesom p ╝ n + p+ ╝ p.

Elektromagnetske interakcije neutrona. Elektromagnetska svojstva N. određena su prisutnošću magnetskog momenta u njemu, kao i raspodjelom pozitivnih i negativnih naboja i struja koje postoje unutar N. Sve ove karakteristike, kao što slijedi iz prethodne, povezane su s sudjelovanjem N. u snažnoj interakciji koja određuje njegovu strukturu. Magnetski moment N. određuje ponašanje N. u vanjskim elektromagnetskim poljima: cijepanje N. snopa u nehomogenom magnetskom polju, precesija N. spin.kvanta (fotoprodukcija mezona). Elektromagnetske interakcije neutrona s elektronskim ljuskama atoma i atomskih jezgri dovode do niza pojava važnih za proučavanje strukture tvari. Interakcija magnetskog momenta N. s magnetskim momentima elektronskih ljuski atoma značajno se očituje za N., čija je valna duljina reda ili veća od atomskih dimenzija (energija E< 10 эв), и широко используется для исследования магнитной структуры и элементарных возбуждений (спиновых волн) магнитоупорядоченных кристаллов (см. Нейтронография). Интерференция с ядерным рассеянием позволяет получать пучки поляризованных медленных Н. (см. Поляризованные нейтроны).

Interakcija magnetskog momenta N. s električnim poljem jezgre uzrokuje specifično raspršenje N., na što je prvi ukazao američki fizičar Yu. Schwinger i stoga nazvan "Schwinger". Ukupni presjek ovog raspršenja je malen, ali pod malim kutovima (~ 3°) postaje usporediv s presjekom nuklearnog raspršenja; N. raspršene pod takvim kutovima jako su polarizirane.

Interakcija N. ≈ elektrona (n≈e), koja nije povezana s intrinzičnim ili orbitalnim momentom elektrona, svodi se uglavnom na interakciju magnetskog momenta N. s električnim poljem elektrona. Drugi, očito manji, doprinos (n≈e) interakciji može biti posljedica distribucije električnih naboja i struja unutar H. Iako je (n≈e) interakcija vrlo mala, opažena je u nekoliko eksperimenata.

Slaba interakcija neutrona očituje se u procesima kao što je raspad N.:

hvatanje elektronskog antineutrina protonom:

i mionski neutrino (nm) neutronom: nm + n ╝ p + m-, nuklearno hvatanje miona: m- + p ╝ n + nm, raspadi čudnih čestica, na primjer L ╝ p╟ + n, itd.

Gravitacijska interakcija neutrona. N. je jedina elementarna čestica s masom mirovanja za koju je izravno promatrana gravitacijska interakcija, tj. zakrivljenost putanje dobro kolimiranog snopa hladnog N. u gravitacijskom polju Zemlje. Izmjereno gravitacijsko ubrzanje N. podudara se s gravitacijskim ubrzanjem makroskopskih tijela u granicama eksperimentalne točnosti.

Neutroni u svemiru i svemiru blizu Zemlje

Pitanje količine neutrona u svemiru u ranim fazama njegovog širenja igra važnu ulogu u kozmologiji. Prema modelu vrućeg svemira (vidi Kozmologija), značajan dio prvobitno postojećih slobodnih neutrona ima vremena da se raspadne tijekom širenja. Dio neutrona koji zarobe protoni trebao bi na kraju dovesti do približno 30% sadržaja He jezgri i 70% sadržaja protona. Eksperimentalno određivanje postotnog sastava He u svemiru jedan je od kritičnih testova modela vrućeg svemira.

Evolucija zvijezda u nekim slučajevima dovodi do stvaranja neutronskih zvijezda, koje uključuju, posebice, tzv. pulsare.

U primarnoj komponenti kozmičkih zraka neutroni su odsutni zbog njihove nestabilnosti. Međutim, interakcije čestica kozmičkih zraka s jezgrama atoma u zemljinoj atmosferi dovode do stvaranja neutrona u atmosferi. Reakcija 14N(n, p)14C uzrokovana ovim N. glavni je izvor izotopa radioaktivnog ugljika 14C u atmosferi, odakle ulazi u žive organizme; radiokarbonska metoda geokronologije temelji se na određivanju sadržaja 14C u organskim ostacima. Raspad sporih neutrona koji difundiraju iz atmosfere u svemir blizu Zemlje jedan je od glavnih izvora elektrona koji ispunjavaju unutarnje područje Zemljinog radijacijskog pojasa.

Bombardiranje jezgri urana neutroni berilijev štapić uzimao je mnogo više energije nego što je oslobođeno tijekom primarne fisije.

Dakle, za rad reaktora bilo je potrebno da se svaki atom razdvoji neutroni

Dakle, za rad reaktora bilo je potrebno da se svaki atom razdvoji neutroni berilijeva šipka, zauzvrat je uzrokovala cijepanje drugih atoma.

dobar izvor neutroni bio pristupačan čak i za siromašan laboratorij: malo radija i nekoliko grama berilijeva praha.

Ista količina mogla bi se dobiti u ciklotronu za dva dana ako bi se jedan koristio neutroni, nokautiran ubrzanim deuteronima iz berilijeve mete.

Tada je bilo moguće pokazati da se radijacija berilija zapravo sastoji od gama zraka i toka neutroni.

Vidite, izvorni tijek neutroni bit će jednostavno sferno širenje od primarne eksplozije, ali berilij će ga uhvatiti,” objasnio je Fromm, stojeći pokraj Quatija.

Pakao, akaša, alkoholizam, anđeo, antimaterija, antigravitacija, antifoton, astenija, astrologija, atom, Armagedon, aura, autogeni trening, delirium tremens, nesanica, bestrasnost, Bog, božansko, božanski put, budizam, buddhi, budućnost, budućnost svemir, budućnost Sunčevog sustava, vakuum, Veliki zavjet, supstanca, virtualno, utjecaj na sudbinu, izvanzemaljska civilizacija, Svemir, Potop, inkarnacija, vrijeme, Viša inteligencija, Više znanje, galaksija, geološka razdoblja, Hermes Trismegistos, hiperon, hipnoza, mozak, horoskop, gravitacijski valovi, gravitacija, guna, Tao, dvostruko, depersonalizacija, defekt mase, demon, zen budizam, dobro zlo, DNK, drevno znanje, pomicanje kontinenata, Duh, duša, dhyana, vrag, Ujedinjeno polje Teorija, život, psiha bolesti, porijeklo života, zvijezda, zemaljski život, znanje o budućnosti, znanje, zombiji, zombifikacija, promjena sudbine, izmijenjena stanja svijesti, mjerenje materije, Smaragdna ploča, imunološki sustav, instinkt, intelekt, intuicija, lagano savijanje, umjetnost

Za štap od bor karbida, visoko upijajući neutroni, objesio grafitni istiskivač duljine 4,5 m.

Zamjena ovih stupova s ​​grafitnim istiskivačem koji manje upija neutroni, i stvara lokalni reaktor.

Minimalna veličina Najmanja veličina živog inertnog prirodnog tijela prirodnog tijela određena je raspršenošću određena je disanjem, materija-energija - atom, uglavnom plin elektron, korpuskula, biogena migracija atoma. neutron itd.

Ideja o dugovječnoj složenoj jezgri omogućila je Bohru da predvidi da je to čak i vrlo sporo neutroni.

Strukturna razlika između njih svodi se na broj protona koji su u njima uključeni, neutroni, mezona i elektrona, ali svaki sljedeći dodatak sustavu para proton-elektron naglo mijenja funkcionalna svojstva cijele agregatne jedinice kao cjeline i to je jasna potvrda regulacije broja fnl.

Reaktor RBMK-1000 je kanalni reaktor, moderator neutroni- grafit, rashladna tekućina - obična voda.

NEUTRON

NEUTRON

(engl. neutron, od lat. neuter - ni jedno ni drugo) (n), električki neutralni element. h-tsa sa spinom od 1/2 i masom malo većom od mase protona; pripada klasi hadrona i ubraja se u skupinu bariona. Sve atomske jezgre građene su od protona i dušika. N. otvoren 1932. god. fizičar J. Chadwick, koji je utvrdio da ono što je otkrio njem. fizičari V. Bothe i G. Becker prodorno, dolazi do rezanja tijekom bombardiranja at. jezgre a-čestice, sastoji se od nenabijenih. h-ts s masom bliskom protonu.

N. su stabilni samo kao dio stable at. jezgre. Slobodni N. - nestabilna h-tsa, koja se raspada prema shemi: n®p + e- + v \u003d c (beta raspad N.); usp. N. t \u003d 15,3 min. U tvari slobodnih N. ima još manje (u gustoj tvari - jedinice - stotine mikrosekundi) zbog njihove jake apsorpcije jezgrama. Stoga slobodni N. nastaju u prirodi ili se otkrivaju u laboratoriju samo kao otrov. reakcije. Slobodan N., u interakciji s at. jezgre, uzrokuju razl. . Veća učinkovitost N. u provedbi otrova. reakcije, jedinstvenost učinka sporog N. (rezonantni efekti, difrakcijsko raspršenje u kristalima i dr.) čine N. izuzetno važnim sredstvom za istraživanje otrova. fizika i fizika tv. tijela (v. NEUTRONOGRAFIJA). U praksi N. aplikacije igraju ključnu ulogu u otrova. energije, u proizvodnji transuranovih elemenata i radioakt. izotopa (čl.), a koriste se i u kem. analiza (aktivacijska analiza) i geol. istraživanje (neutronska karotaža).

Osnovne karakteristike neutrona.

Težina. Razlika mase između neutrona i protona najtočnije je određena: mn--mp=1,29344(7) MeV, mjereno iz energet. ravnoteža dif. ja reakcije. Otuda (i poznata mp) mn = 939,5731 (27) MeV ili mn "1,675X10-24 g" 1840me (me - e-on).

Spin i statistika. Spin N. J mjeren je cijepanjem snopa vrlo sporog N. u nehomogenom magnetskom polju. . Prema kvant. mehanike, greda mora biti podijeljena na 2J+1 otd. grede. Uočeno je cijepanje na dva snopa, tj. za H. J = 1/2 i H. podliježe Fermi-Diracovoj statistici (neovisno, to je utvrđeno na temelju eksperimentalnih podataka o strukturi at. jezgri).

Raspršenje sporih neutrona na protonima pri energijama do 15 MeV je sferno simetrično u sustavu centra tromosti. To ukazuje da je raspršenje određeno utjecajem np u referiranom stanju. kretanja iz orbita. moment l=0 (tzv. S-val). S-raspršenje prevladava nad raspršenjem u drugim stanjima, kada de Broglie H. ?? raspon otrova. snage. Budući da je pri energiji od 10 MeV za neutrone ? snage. Iz teorije raspršenja mikročestica proizlazi da raspršenje u S-stanju slabo ovisi o detaljnom obliku udarnog potencijala i opisuje se s dobrom točnošću s dva parametra: eff. potencijalni polumjer r i duljina raspršenja a. Da bi se opisalo np raspršenje, broj parametara je dvostruko veći, budući da sustav može biti u dva stanja s različitim vrijednostima ukupnog spina: 1 (tripletno stanje) i 0 (singletno stanje). Iskustvo pokazuje da su duljine N. raspršenja na protonu i ef. udarni radijusi u singletnom i tripletnom stanju su različiti, tj. otrov. sile ovise o ukupnom spinu ch-c. Konkretno, povezanost stanje sustava np - jezgra deuterija može postojati samo sa spinom 1. Duljina raspršenja u singletnom stanju, određena iz pokusa pp raspršenja (dva protona u S-stanju, prema Paulijevom principu, mogu biti samo u stanje s nultim ukupnim spinom) jednaka je np duljini raspršenja u singletnom stanju. Ovo je u skladu s izotopom nepromjenjivost snažnog utjecaja. Nedostatak veza sustavi np u singletnom stanju i izotop. otrovna nepromjenjivost. sile navode na zaključak da ne može biti nikakve veze. sustavi dvaju H-- tzv. bineutron. Izravni eksperimenti na nn-raspršenju nisu provedeni zbog nedostatka neutronskih meta, no cos. podaci (jezgre St-va) i neposrednije - proučavanje reakcija 3H + 3H®4He + 2n, p- + d®2n + g u skladu su s izotopskom hipotezom. otrovna nepromjenjivost. sile i nepostojanje bineutrona. (Kad bi bineutron postojao, tada bi se u tim reakcijama vrhovi opazili pri sasvim određenim energijama u energetskim distribucijama odgovarajućih a-čestica i g-kvanta.) Iako je otrov. Učinak u singletnom stanju nije dovoljno jak za stvaranje binetrona, što ne isključuje mogućnost stvaranja veze. sustavi od velikog broja samih jezgri neutrona (nisu pronađene jezgre od tri ili četiri neutrona).

Elektromagnetsko međudjelovanje El.-magn. Saint-va N. određuju se prisutnošću njegove magn. trenutku, kao i raspodjela postojeća unutar N. put. i niječu. naboja i struja. Magn. N. moment određuje N. ponašanje u vanjskom. el.-mag. polja: cijepanje snopa N. u nejednolikoj magn. polje, precesija spina N. Int. el.-mag. struktura N. (vidi. FAKTOR OBLIKA) očituje se u raspršenju elektrona visoke energije na N. i u procesima proizvodnje mezona na N. g-kvantima. Učinak magnetizma moment N. s magn. momenti elektronskih ljuski atoma značajno se očituje za N., de Brogliejeva duljina do-rykh??at. veličine (? NEUTRONOGRAFIJA). Magnetske smetnje raspršenje s nuklearnim omogućuje dobivanje snopova polariziranih sporih neutrona. moment N. s električnim. pozivi polja kernela specifični. Schwingerovo raspršenje N. (prvi put ukazao američki fizičar J. Schwinger). Ukupno raspršenje ovoga je malo, ali pod malim kutovima (=3°) postaje usporedivo s presjekom otrova. raspršivanje; N. raspršene pod takvim kutovima jako su polarizirane. Učinak N. s e-poštom, nije povezan s njegovim. odnosno orbite. moment e-na, svodi se na glavni. na pogled magnetskog. moment N. s električnim. polje e-pošte. Iako je ovaj učinak vrlo malen, bilo ga je moguće uočiti u eisku. eksperimenti.

NEUTRON(n) (od lat. neuter - ni jedno ni drugo) - elementarna čestica s nultim elektricitetom. naboja i mase, nešto veće od mase protona. Uz proton pod općim nazivom. Nukleon je dio atomske jezgre. H. ima spin 1/2 i zato se pokorava Fermi-Dirakova statistika(je fermion). pripada obitelji adra-nov; ima barionski broj B= 1, tj. uključeni u skupinu barioni.

Otkrio ga je 1932. J. Chadwick, koji je pokazao da se teško prodiruće zračenje koje proizlazi iz bombardiranja jezgri berilija a-česticama sastoji od električki neutralnih čestica s masom približno jednakom masi protona. Godine 1932. D. D. Ivanenko i W. Heisenberg iznijeli su hipotezu da se atomske jezgre sastoje od protona i H. Za razliku od naboja. čestica, H. lako prodire u jezgre pri svakoj energiji i s velikom vjerojatnošću izaziva nuklearne reakcije uhvatiti (n,g), (n,a), (n, p) ako je bilanca energije u reakciji pozitivna. Vjerojatnost egzotermnog nuklearna reakcija raste s usporavanjem H. obrnuto proporcionalna. njegovu brzinu. Povećanje vjerojatnosti reakcija hvatanja H. kada se uspore u medijima koji sadrže vodik otkrili su E. Fermi (E. Fermi) i kolege 1934. Sposobnost H. da izazove fisiju teških jezgri, otkrili O. Gan (O. Hahn) i F. Strassmann (F . Strassman) 1938. (gl. nuklearna fizija), poslužio je kao osnova za stvaranje nuklearnog oružja i nuklearne energije. Osobitost međudjelovanja sporih neutrona s materijom, koji imaju de Broglievu valnu duljinu reda atomskih udaljenosti (efekti rezonancije, difrakcija itd.), služi kao osnova za široku upotrebu neutronskih snopova u fizici čvrstog stanja. (Klasifikacija H. po energiji - brza, spora, toplinska, hladna, ultrahladna - vidi čl. neutronska fizika.)

U slobodnom stanju, H. je nestabilan - podvrgnut je B-raspadu; n p + e - + v e; njegov životni vijek t n = 898(14) s, granična energija spektra elektrona je 782 keV (vidi sl. beta raspad neutrona). U vezanom stanju, kao dio stabilnih jezgri, H. je stabilan (prema eksperimentalnim procjenama, njegov životni vijek prelazi 10 32 godine). Prema asteru. Procjenjuje se da 15% vidljive tvari svemira predstavlja H., koji su dio jezgri 4 He. H. je glavni. komponenta neutronske zvijezde. Slobodni H. u prirodi nastaju u nuklearnim reakcijama uzrokovanim a-česticama radioaktivnog raspada, kozmičke zrake a kao rezultat spontane ili prisilne fisije teških jezgri. umjetnosti. izvori H. su nuklearni reaktori, nuklearne eksplozije, akceleratori protona (za usp. energiju) i elektrona s metama od teških elemenata. Izvori monokromatskih snopova H. s energijom 14 MeV su niskoenergetski. akceleratori deuteron s tricijevom ili litijskom metom, au budućnosti bi se termonuklearne instalacije CTS-a mogle pokazati kao intenzivni izvori takvog H. (Cm. .)

Ključne značajke H.

Težina h. t p = 939,5731(27) MeV/c 2 = = 1,008664967(34) at. jedinice mase 1.675. 10 -24 g. Razlika između masa H. i protona mjerena je od maks. točnost od energičnog. ravnoteža H. reakcije hvatanja protona: n + p d + g (g-kvantna energija = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Električni naboj H. Q n = 0. Najtočnija izravna mjerenja Q n izveden otklonom snopova hladnog ili ultrahladnog H. u elektrostatskom. polje: Q n<= 3·10 -21 nju je naboj elektrona). Cosv. električni podaci. makroskopska neutralnost. količina plina dati Qn<= 2 10 -22 e.

Okreni H. J= 1 / 2 utvrđeno je izravnim pokusima cijepanja snopa H. u nehomogenom magnetskom polju. polje na dvije komponente [u općem slučaju broj komponenti je (2 J + 1)].

Magnetski moment H. Unatoč električnoj neutralnosti H., njegov magnetski. moment značajno razlikuje od nule: m n = - 1,91304184(88)m I, gdje je m I = e/ 2m str c- nuklearni magneton (m p je masa protona); znak magneta. moment se određuje s obzirom na smjer njegove vrtnje. Usporedba magn. momenti protona (m p = 2.7928456) i H. omogućio je hipotezu o ulozi p-mezonske okoline (ogrtača) »golog« nukleona u nastanku strukture nukleona. Omjer m p i m n (m p /m n - 3 / 2) može se objasniti u smislu koncepta kvarkove strukture nukleona (vidi dolje). Naib. točno m n izmjereno usporedbom s m p metodom nuklearna magnetska rezonancija na hrpu hladnog H.

Električni dipolni moment H. Dinamički, tj. inducirani, dipolni moment H. može se javiti u jakom električnom. polje, npr. pri raspršenju H. teškom jezgrom ili pri raspršenju g-kvanta deuteronom. Promjena energije čestica u el. polje je određeno relacijom D = -(a o 2 /2) . E 2, gdje je a 0 polarizabilnost čestice, E - jakost polja. Eksperimenti daju procjene 0<= 10 -42 см 3 (принята система единиц, в к-рой = S= 1).

Statički električni dipolni moment (EDM) elementarne čestice mora biti jednak nuli ako su interakcije koje doživljava nepromjenjive u odnosu na preokret vremena (T-nepromjenjiv). EDM je različit od nule ako T- nepromjenjivost je prekinuta, što, prema CPT teorem(tj. nepromjenjivost u odnosu na zajednički proizvod konjugacija naboja, prostorna inverzija i preokret vremena), ekvivalentan je lomljenju SR-invarijantnost. Iako kršenje SR-invarijantnost je otkrivena još 1964. godine u raspadu K 0 L-meson, do sada SR- nisu uočeni neinvarijantni učinci za druge čestice (ili sustave). U modernom jedinstvene mjerne teorije elementarnih čestica T(ili CP)-invarijantnost se može odvijati u elektroslaba interakcija, iako je veličina učinka iznimno mala. razlika obrasci kršenja SR-invarijante predviđaju vrijednost EDM H. na razini (10 -24 -10 -32) e. vidi Zbog svoje električne. H. neutralnost je vrlo zgodan objekt za pretragu SR-nepromjenjivost. Naib. osjetljiva i pouzdana metoda – NMR metoda s električnim. polje superponirano na magnet. iole. Promjena smjera električne struje polje uz zadržavanje svih ostalih karakteristika rezonantnog NMR spektrometra uzrokuje pomak u NMR frekvenciji za vrijednost D v = -4dE, Gdje d- EDM. Za d~ 10 -25 e. cm Dv ~10 -6 Hz. Metodom držanja ultrahladnog H. u NMR spektrometru moguće je postići takvu osjetljivost. Primljeno max. točno ograničenje na EDM H.: d n<= 2·10 -25 e. cm.

H struktura.

H. uz proton spada u najlakše barione. Prema suvremenom reprezentacije, oi se sastoji od tri najlakše valencije kvarkovi(dva d-kvarkovi i jedan u-quark) od tri boje koje tvore bezbojnu kombinaciju. Osim valentnih kvarkova i njihovog vezivanja gluoni Nukleon sadrži "more" virtualnih parova kvark-antikvark, uključujući teške parove (čudno, očarano, itd.). Kvantni brojevi H. u potpunosti su određeni skupom valentnih kvarkova i prostora. struktura – dinamika međudjelovanja kvarkova i gluona. Značajka ove interakcije je rast eff. interakcijske konstante ( djelotvoran naplatiti) s povećanjem udaljenosti, tako da je veličina područja interakcije ograničena područjem tzv. ograničenje kvarkova - područje neizbacivanja obojenih objekata, čiji je radijus ~ 10 -13 cm (vidi sl. Zadržavanje boje).

Dosljedan opis strukture hadrona na temelju suvremenih. teorija jake interakcije - kvantna kromodinamika- dok ispunjava teorijske. poteškoće, međutim, za mnoge zadaci su sasvim zadovoljavajući. Rezultati daju opis interakcije nukleona, predstavljenih kao elementarni objekti, kroz izmjenu mezona. Eksperiment. istraživanje prostora. struktura H. provodi se korištenjem raspršenja leptona visoke energije (elektrona, miona, neutrina, koji se u modernoj teoriji smatraju točkastim česticama) na deuteronima. Doprinos raspršenja na protonu mjeri se u dep. eksperiment i može se oduzeti pomoću def. izračunati. postupci.

Elastično i kvazielastično (s cijepanjem deuterona) raspršenje elektrona na deuteronu omogućuje pronalaženje raspodjele električne gustoće. naboj i magnet. trenutak H. ( faktor oblika H.). Prema eksperimentu, raspodjela magnetske gustoće. moment H. s točnošću reda nekoliko. postotak podudara se s distribucijom električne gustoće. naboj protona i ima RMS radijus od ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. form factor H. dosta dobro opisuje tzv. dipolni f-loj G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2 , gdje je q 2 je kvadrat prenesene količine gibanja u jedinicama (GeV/c) 2 .

Složenije je pitanje veličine električne energije. (naboj) faktor oblika H. G E n. Iz pokusa raspršenja deuteronom može se zaključiti da G E n ( q 2 ) <= 0,1 u intervalu kvadrata prenesenih impulsa (0-1) (GeV/c) 2 . Na q 2 0 zbog nulte električne. naplatiti H. G E n- > 0, ali eksperimentalno je moguće odrediti dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0 . Ova vrijednost je max. točno utvrđeno iz mjerenja duljina rasipanja H. na elektronskom omotaču teških atoma. Glavni dio ove interakcije određen je magnetskim. moment H. Max. precizni pokusi daju duljinu ne-raspršenja A ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, što se razlikuje od izračunatog, određenog magn. trenutak H.: a ne \u003d -1,468. 10 -16 cm. Razlika između ovih vrijednosti daje srednji kvadratni električni korijen. radijus H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2 \u003d 0 \u003d -0,02 F 2. Ove se brojke ne mogu smatrati konačnima zbog velike raspršenosti podataka dekomp. eksperimenti koji premašuju zadane pogreške.

Značajka interakcije H. s većinom jezgri je pozitivna. duljina raspršenja, što dovodi do koeficijenta. refrakcija< 1. Благодаря этому H., падающие из вакуума на границу вещества, могут испытывать полное внутр. отражение. При скорости u < (5-8) м/с (ультрахолодные H.) H. испытывают полное отражение от границы с углеродом, никелем, бериллием и др. при любом угле падения и могут удерживаться в замкнутых объёмах. Это свойство ультрахолодных H. широко используется в экспериментах (напр., для поиска ЭДМ H.) и позволяет реализовать нейтронооптич. устройства (см. neutronska optika).

H. i slaba (elektroslaba) interakcija. Važan izvor informacija o elektroslabi interakciji je b-raspad slobodnog H. Na razini kvarka taj proces odgovara prijelazu. Obrnuti proces interakcije elektrona antineutrina s protonom, tzv. inverzni b-raspad. Ova klasa procesa uključuje elektroničko snimanje, koji se odvija u jezgrama, re - n v e.

Raspad slobodnog H., uzimajući u obzir kinem. parametara opisuje dvije konstante – vektor G V, što je zbog očuvanje vektorske struje univerzalni konstanta slabe interakcije i aksijalni vektor G A, čija je vrijednost određena dinamikom snažno međudjelovajućih komponenti nukleona - kvarkova i gluona. Valne funkcije početnog H. i konačnog protona te prijelaznog matričnog elementa n p zbog izotopa. invarijantnosti su prilično točno izračunate. Kao rezultat, izračun konstanti G V I G A iz raspada slobodnog H. (za razliku od proračuna iz b-raspada jezgri) nije povezan s računanjem nuklearnih strukturnih čimbenika.

Životni vijek H. bez uzimanja u obzir nekih korekcija je: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , gdje je k uključuje kinematičku. faktori i Coulombove korekcije ovisne o graničnoj energiji b-raspada i radijacijske korekcije.

Vjerojatnost raspada polarizatora. H. sa spinom S , energije i momenti elektrona i antineutrina i R e, općenito se opisuje izrazom:

Coef. korelacije a, A, B, D može se prikazati kao funkcija parametra a = (G A/G V,)exp( ja f). Faza f je različita od nule ili p ako T- nepromjenjivost je prekinuta. U tablici. dati su pokusi. vrijednosti za ove koeficijente. i rezultirajuće vrijednosti a i f.

Primjetna je razlika između podataka pokusa za t n , dosežući nekoliko. postotak.

Opis elektroslabe interakcije koja uključuje H. pri višim energijama mnogo je teži zbog potrebe da se uzme u obzir struktura nukleona. Na primjer, m - hvatanje, m - p n v m je opisan s najmanje dvostruko većim brojem konstanti. H. također doživljava elektroslabu interakciju s drugim hadronima bez sudjelovanja leptona. Ovi procesi uključuju sljedeće.

1) Raspadi hiperona L np 0 , S + np + , S - np - itd. Smanjena vjerojatnost ovih raspada u nekoliko puta manji nego za nečudne čestice, što je opisano uvođenjem Cabibbo kuta (vidi sl. cabibbo kutak).

2) Slaba interakcija n - n ili n - p, koja se očituje kao nuklearne sile koje ne čuvaju prostore. paritet.Uobičajena veličina učinaka uzrokovanih njima je reda veličine 10 -6 -10 -7 .

Interakcija H. sa srednjim i teškim jezgrama ima niz značajki, što u nekim slučajevima dovodi do značajnog pojačavanje učinaka neočuvanje pariteta u jezgrama. Jedan od tih učinaka je povezan. razlika između presjeka apsorpcije H. s polarizacijom u smjeru širenja i protiv nje, koja u slučaju jezgre 139 La iznosi 7% pri \u003d 1,33 eV, odgovara R-valna neutronska rezonancija. Razlog za pojačanje je kombinacija niske energije. širina stanja složene jezgre i velika gustoća razina suprotnog pariteta u ovoj složenoj jezgri, što osigurava 2-3 reda veličine veće miješanje komponenata s različitim paritetom nego u nisko ležećim stanjima jezgri. Kao rezultat, niz učinaka: asimetrija emisije g-kvanta u odnosu na spin uhvaćenih polarizatora. H. u reakciji (n, g), asimetrija emisije naboja. čestica tijekom raspada stanja spoja u reakciji (n, p) ili asimetrije emisije lakog (ili teškog) fisijskog fragmenta u reakciji (n, p) f). Asimetrije imaju vrijednost 10 -4 -10 -3 kod toplinske energije H. In R-valne neutronske rezonancije ostvaruje se dodatno. pojačanje povezano sa suzbijanjem vjerojatnosti stvaranja komponente koja održava paritet ovog složenog stanja (zbog male širine neutrona R-rezonancija) u odnosu na komponentu nečistoće sa suprotnim paritetom koja je s-rezonancija-som. To je kombinacija nekoliko Faktor pojačanja omogućuje izrazito slab učinak da se manifestira s vrijednošću karakterističnom za nuklearnu interakciju.

Interakcije koje krše Barionov broj. Teorijski modeli veliko ujedinjenje I supersindikati predvidjeti nestabilnost bariona – njihov raspad na leptone i mezone. Ovi raspadi mogu biti vidljivi samo za najlakše barione - p i n, koji su dio atomskih jezgri. Za interakciju s promjenom barionskog broja za 1, D B= 1, očekivala bi se transformacija H. tipa: n e + p - , ili transformacija s emisijom čudnih mezona. Potraga za takvim procesima provedena je u eksperimentima s podzemnim detektorima s masom od nekoliko. tisuća tona. Na temelju ovih eksperimenata može se zaključiti da je vrijeme raspada H. s kršenjem barionskog broja više od 10 32 godine.

Dr. mogući tip interakcije s D U= 2 može dovesti do pojave interkonverzije H. i antineutroni u vakuumu, tj. na oscilaciju . U nedostatku vanjskih polja ili s njihovom malom vrijednošću, stanja H. i antineutrona su degenerirana, budući da su im mase iste, stoga ih čak i superslaba interakcija može pomiješati. Kriterij malenosti ekst. polja je malenost energije međudjelovanja magneta. moment H. s magn. polje (n i n ~ imaju magnetske momente suprotnog predznaka) u usporedbi s energijom određenom vremenom T opažanja H. (prema odnosu nesigurnosti), D<=hT-1 . Pri promatranju proizvodnje antineutrona u H. snopu iz reaktora ili drugog izvora T je vrijeme leta H. do detektora. Broj antineutrona u snopu raste kvadratno s vremenom leta: /N n ~ ~ (T/t osc) 2 , gdje je t osc - vrijeme oscilacije.

Izravni eksperimenti za promatranje proizvodnje iu hladnim H. zrakama iz reaktora visokog protoka daju ograničenje t osc > 10 7 s. U nadolazećim eksperimentima možemo očekivati ​​povećanje osjetljivosti do razine t osc ~ 10 9 s. Ograničavajuće okolnosti su max. intenzitet snopa H. te oponašanje fenomena anihilacije antineutrona u svemirskom detektoru. zrake.

Dr. metoda promatranja oscilacija je promatranje anihilacije antineutrona, koji mogu nastati u stabilnim jezgrama. U ovom slučaju, zbog velike razlike u energijama međudjelovanja nastajućeg antineutrona u jezgri od energije vezanja H. eff. vrijeme promatranja postaje ~ 10 -22 s, ali veliki broj promatranih jezgri (~ 10 32) djelomično kompenzira smanjenje osjetljivosti u usporedbi s eksperimentom na H zrakama. određena nesigurnost, ovisno o nepoznavanju točne vrste interakcije antineutrona unutar jezgre, da t osc > (1-3) . 10 7 str. Stvorenja. povećanje granice t osc u ovim pokusima ometa pozadina uzrokovana međudjelovanjem prostora. neutrina s jezgrama u podzemnim detektorima.

Treba napomenuti da je potraga za raspadom nukleona s D B= 1 i potraga za -oscilacijama neovisni su eksperimenti, budući da su uzrokovani temeljno različitim. vrste interakcija.

Gravitacijska interakcija H. Neutron je jedna od rijetkih elementarnih čestica koje padaju u gravitacijsko polje. Zemljino polje može se promatrati eksperimentalno. Izravno mjerenje gravitacijske akceleracije za H. izvodi se s točnošću od 0,3% i ne razlikuje se od makroskopske. Ostaje pitanje usklađenosti princip ekvivalentnosti(jednakosti inercijskih i gravitacijskih masa) za H. i protona.

Najtočniji pokusi izvedeni su metodom Et-vesh za tijela s različitim upor. relacijske vrijednosti A/Z, Gdje A- kod. broj, Z- naboj jezgri (u jedinicama elementarnog naboja e). Iz ovih pokusa slijedi ista akceleracija slobodnog pada za H. i protone na razini 2·10 -9 , te jednakost gravitacije. a inercijalna masa na razini ~10 -12 .

Gravitacija ubrzanje i usporavanje široko se koriste u pokusima s ultrahladnim H. Korištenje gravitacijske refraktometar za hladno i ultrahladno H. omogućuje mjerenje duljine koherentnog raspršenja H. na tvari s velikom točnošću.

H. u kozmologiji i astrofizici

Prema suvremenom reprezentacije, u modelu Vrućeg svemira (vidi. teorija vrućeg svemira) formiranje bariona, uključujući protone i H., događa se u prvim minutama života Svemira. U budućnosti, određeni dio H., koji nije imao vremena za raspadanje, biva zarobljen od strane protona uz stvaranje 4 He. Omjer vodika i 4He u ovom slučaju je 70% prema 30% težinski. Tijekom nastanka zvijezda i njihove evolucije, dalje nukleosinteza do željeznih jezgri. Formiranje težih jezgri događa se kao rezultat eksplozija supernova s ​​rađanjem neutronskih zvijezda, stvarajući mogućnost sukcesije. H. hvatanje nuklidima. Istodobno, kombinacija tzv. s-proces – sporo hvatanje H. s b-raspadom između uzastopnih hvatanja i r-proces - brzo praćenje. hvatanje tijekom eksplozija zvijezda u glavnom. može objasniti promatrano obilje elemenata u svemiru objekti.

U primarnoj komponenti kozmičkog H. zrake vjerojatno nema zbog njihove nestabilnosti. H., formiran blizu površine Zemlje, difuzijom u svemir. prostor i raspadanje tamo, očito, pridonose stvaranju elektroničke i protonske komponente radijacijski pojasevi Zemlja.

Lit.: Gurevich I. S., Tarasov L. V., Fizika neutrona niske energije, M., 1965; Alexandrov Yu. A.,. Osnovna svojstva neutrona, 2. izdanje, M., 1982.

Što je neutron u fizici. Njegova struktura, kao i važna uloga u stabilnosti atomske jezgre. Povijest otkrića neutrona. Svojstva brzih i sporih neutrona...

Što je neutron u fizici: struktura, svojstva i upotreba

Autor: Masterweb

31.05.2018 12:00

Što je neutron? Ovo pitanje najčešće se postavlja među ljudima koji se ne bave nuklearnom fizikom, jer se neutron u njoj shvaća kao elementarna čestica koja nema električni naboj i ima masu 1838,4 puta veću od elektroničke. Zajedno s protonom, čija je masa nešto manja od mase neutrona, čini "ciglu" atomske jezgre. U fizici elementarnih čestica neutron i proton se smatraju dvama različitim oblicima jedne čestice – nukleona.

Struktura neutrona

Neutron je prisutan u sastavu jezgri atoma za svaki kemijski element, jedina iznimka je atom vodika, čija je jezgra jedan proton. Što je neutron, kakvu strukturu ima? Iako se naziva elementarnom "ciglom" jezgre, ona ipak ima svoju unutarnju strukturu. Konkretno, pripada obitelji bariona i sastoji se od tri kvarka, od kojih su dva kvarka nižeg tipa, a jedan je gornjeg tipa. Svi kvarkovi imaju djelomični električni naboj: gornji je pozitivno nabijen (+2/3 naboja elektrona), a donji je negativno nabijen (-1/3 naboja elektrona). Zato neutron nema električni naboj, jer ga jednostavno kompenziraju kvarkovi koji ga čine. Međutim, magnetski moment neutrona nije jednak nuli.

U sastavu neutrona, čija je definicija navedena gore, svaki je kvark povezan s drugima uz pomoć gluonskog polja. Gluon je čestica odgovorna za stvaranje nuklearnih sila.

Osim mase u kilogramima i jedinicama atomske mase, u nuklearnoj fizici se masa čestice opisuje i u GeV (gigaelektronvoltima). To je postalo moguće nakon što je Einstein otkrio svoju poznatu jednadžbu E=mc2, koja povezuje energiju i masu. Što je neutron u GeV? To je vrijednost od 0,0009396, koja je malo veća od vrijednosti protona (0,0009383).

Stabilnost neutrona i atomske jezgre

Prisutnost neutrona u atomskim jezgrama vrlo je važna za njihovu stabilnost i mogućnost postojanja same atomske strukture i materije općenito. Činjenica je da protoni, koji također čine atomsku jezgru, imaju pozitivan naboj. A njihovo približavanje malim udaljenostima zahtijeva utrošak ogromne energije zbog Coulombovog električnog odbijanja. Nuklearne sile koje djeluju između neutrona i protona su 2-3 reda veličine jače od Coulombovih. Stoga su sposobni zadržati pozitivno nabijene čestice na malim udaljenostima. Nuklearne interakcije su kratkog dometa i manifestiraju se samo unutar veličine jezgre.

Za određivanje njihovog broja u jezgri koristi se formula neutrona. To izgleda ovako: broj neutrona = atomska masa elementa – atomski broj u periodnom sustavu elemenata.

Slobodni neutron je nestabilna čestica. Njegov prosječni životni vijek je 15 minuta, nakon čega se raspada na tri čestice:

• elektron;
• proton;
• antineutrino.

Preduvjeti za otkriće neutrona

Teoretsko postojanje neutrona u fizici predložio je još 1920. godine Ernest Rutherford, koji je na taj način pokušao objasniti zašto se atomske jezgre ne raspadaju zbog elektromagnetskog odbijanja protona.

Još ranije, 1909. u Njemačkoj, Bothe i Becker ustanovili su da ako se laki elementi, poput berilija, bora ili litija, ozrače visokoenergetskim alfa česticama iz polonija, tada nastaje zračenje koje prolazi kroz bilo koju debljinu različitih materijala. Pretpostavljali su da se radi o gama zračenju, ali nijedno takvo zračenje koje je tada bilo poznato nije imalo toliku moć prodora. Pokusi Bothea i Beckera nisu ispravno protumačeni.

Otkriće neutrona

Postojanje neutrona otkrio je engleski fizičar James Chadwick 1932. godine. Proučavao je radioaktivno zračenje berilija, proveo niz eksperimenata, dobivši rezultate koji se nisu podudarali s onima predviđenim fizikalnim formulama: energija radioaktivnog zračenja daleko je premašila teorijske vrijednosti, a također je prekršen zakon očuvanja količine gibanja. Stoga je bilo potrebno prihvatiti jednu od hipoteza:

1. Ili kutni moment nije očuvan u nuklearnim procesima.
2. Ili se radioaktivno zračenje sastoji od čestica.

Znanstvenik je odbacio prvu pretpostavku, budući da je u suprotnosti s temeljnim fizikalnim zakonima, pa je prihvatio drugu hipotezu. Chadwick je pokazao da je zračenje u njegovim eksperimentima formirano od čestica bez naboja, koje imaju jaku prodornu moć. Osim toga, uspio je izmjeriti masu tih čestica, utvrdivši da je nešto veća od mase protona.

Spori i brzi neutroni

Ovisno o energiji koju neutron ima naziva se sporim (reda veličine 0,01 MeV) ili brzim (reda 1 MeV). Takva je klasifikacija važna jer neka njegova svojstva ovise o brzini neutrona. Konkretno, brzi neutroni su dobro uhvaćeni od strane jezgri, što dovodi do stvaranja njihovih izotopa i uzrokuje njihovu fisiju. Spore neutrone slabo hvataju jezgre gotovo svih materijala, pa lako prolaze kroz debele slojeve materije.

Uloga neutrona u fisiji jezgre urana

Ako se zapitate što je neutron u nuklearnoj energiji, onda možemo s pouzdanjem reći da je to sredstvo za induciranje procesa fisije jezgre urana, popraćeno oslobađanjem velike energije. Ova reakcija fisije također proizvodi neutrone različitih brzina. Zauzvrat, generirani neutroni potiču raspad drugih jezgri urana, a reakcija se odvija lančano.

Ako je reakcija fisije urana nekontrolirana, to će dovesti do eksplozije reakcijskog volumena. Ovaj se učinak koristi u nuklearnim bombama. Reakcija kontrolirane fisije urana je izvor energije u nuklearnim elektranama.

Kievyan ulica, 16 0016 Armenija, Erevan +374 11 233 255