Neutron

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Structura quarc a neutronului

Neutronul este particula din nucleul atomic cu masa (mn=1,675·10−27kg), neutră din punct de vedere electric (qn=0 C). Numărul neutronilor, N, ai unui atom poate fi diferit pentru nucleele atomice ale aceluiași element. Așa se formează izotopii. A fost teoretizat de Ernest Rutherford în 1920 ca fiind un dublet neutru format din proton și electron.

Neutronii se pot găsi (în mișcare) și în afara atomului. Aceștia interacționează numai cu nucleele atomice. Pătrunderea neutronilor în nuclee are loc cu o probabilitate ridicată, mai ales atunci cand energia lor cinetică este scăzută. Acest fenomen poate afecta stabilitatea atomului (activare, transformare sau stabilizare). La trecerea neutronilor prin materie sunt posibile trei tipuri de interacții: împrăștiere elastică, împrăștiere inelastică și captură neutronică. Dacă un neutron se dezintegrează, acesta se separă într-un proton, un electron și un neutrin. Ajunși, prin ciocniri succesive, la energii joase și la un grad ridicat de imprăștiere, neutronii se comportă ca un gaz molecular care difuzează.

Materialele care încetinesc neutronii prin ciocniri elastice, fără a-i absorbi, poartă numele de moderatori (apă, deuteriu, beriliu, parafină, grafit).

Descoperirea neutronului[modificare | modificare sursă]

În 1931, Walther Bothe și Herbert Becker în Giessen, Germania au constatat că în cazul în care particule alfa de mare energie emise de poloniu au căzut pe anumite elemente ușoare, în special beriliu, bor sau litiu, o radiație neobișnuit de penetrantă a fost produsă. Din moment ce această radiație nu a fost influențată de un câmp electric (neutroni nu au sarcină), era considerată a fi gamma. Radiația era mai penetrantă decât orice raze gamma cunoscute, iar detaliile privind rezultatele experimentale erau dificil de interpretat. Anul următor Irène Joliot-Curie și Frédéric Joliot în Paris, au arătat că, dacă această radiație necunoscută a căzut pe parafină, sau orice alt compus cu hidrogen, ea ejecta protoni de energie foarte mare. Auzind rezultatelor de la Paris, în 1932, nici Rutherford, nici [James Chadwick]] au fost convinși de ipoteza razelor gamma. Chadwick a cautat neutronii lui Rutherford prin mai multe experimente de-a lungul anilor 1920, fără succes. Chadwick a realizat rapid o serie de experimente care arată că ipoteza razelor  gamma era de neconceput. El a repetat producerea radiației folosind beriliu, a utilizat metode mai bune pentru detectare, și care vizează radiația în parafină ca urmare a experimentului de la Paris. Parafina este un compus cu conținut ridicat de hidrogen, prin urmare, ofera o țintă densă de protoni; din moment ce neutronii și protonii au masa aproape egală, protoni se împrăștie de neutroni. Chadwick a masurat gama acestor protoni, și, de asemenea a măsurat modul în care noua radiație afecta atomii de diferite gaze.

O ținta de beriliu bombardată cu particule alfa emise de poloniu radioactiv, s-a constatat că emite, la rândul său, particule invizibile necunoscute. Aceste particule invizibile au lovit apoi atomii de hidrogen sau de azot în repaus. Ca rezultat al acestor ciocniri protonii sau nucleele de azot au fost puși în mișcare, iar Chadwick le-a măsurat vitezele.

, unde m - masa particulei invizibile, v - viteza ei, -masa protonilor, - viteza lor.

În același mod, notând masa azotului și viteza sa cu :

, masa azotului = 14, masa hidrogenului =1.

De aici se obține:

În experiențele sale, Chadwick a măsurat vitezele . El a găsit că raportul era aproximativ 7,5. Prin urmare:

Chadwick a repetat experiența cu alte substanțe și a găsit din nou masa aproximativ egală cu cea a protonului. El a dovedit existența neutronilor.

Tipuri[modificare | modificare sursă]

În funcție de energia lor, neutronii pot fi clasificați astfel:

  • Neutroni rapizi (peste 8 KeV );
  • Neutroni încetiniți (sub 8 KeV );
  • Neutroni termici (aprox. 0,025 eV ).

Caracteristici[modificare | modificare sursă]

Momentul magnetic e diferit de zero, fapt neașteptat pentru o particulă neutră electric. Acesta e un indiciu că neutronul e o particulă compusă. Ernest Rutherford a emis ipoteza alcătuirii neutronului dintr-un proton și un electron. După Modelul Standard al particulelor elementare neutronul ar fi compus din quarci. Distingerea între cele două modele se poate face prin predicțiile cantitative furnizate asupra valorii numerice a momentului magnetic.

Detecție[modificare | modificare sursă]

Interacțiile cu substanța amintite mai sus (captura neutronilor, împrăștierea elastică și inelastică) fac posibilă detecția lor.

Surse neutronice[modificare | modificare sursă]

Surse de neutroni sunt reacțiile nucleare de fisiune sau produse de particule alfa.

Aplicații[modificare | modificare sursă]

Fasciculele de neutroni sunt folosite la determinări de structură a stărilor de agregare prin imprăstiere elastică (difracție de neutroni) și inelastică a neutronilor și producerea fisiunii nucleare.

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • I.G. Murgulescu, J. Păun Introducere în chimia fizică vol I,3 Nucleul atomic. Reacții nucleare. Particule elementare Editura Academiei RSR, București 1982
  • I.G. Murgulescu, V. Em. Sahini Introducere în chimia fizică vol I,2 Sructura și proprietățile moleculelor Editura Academiei RSR, București 1978
  • St. Muscalu Fizica atomică și nucleară Editura Tehnică, 1975
  • I.E. Teodorescu Generatoare de neutroni Editura Academiei 1968
  • James A.Walter,John B.Cross Fizica. Editura didactică si pedagogică, București.

Vezi și[modificare | modificare sursă]