Neutron.
Neutron.

Neutron. - Neutral partikel, der tilhører Barione-klassen. Sammen med protonen danner neutronen atomiske kerner. Neutronmasse Mn \u003d 938,57 MeV / C2Cr. 1.675 · 10 -24 G. Neutron, som protonen, har en spin 1/2 "og er en fermion. Den har en magnetisk øjeblik μ n \u003d - 1,91 μ n, hvor μ n \u003d e ћ / 2m P C - Kernemagneton (M P-protonmasse, brugte Gaussiske systemenheder). Neutronstørrelse er ca. 10-13 cm. Den består af tre kvarker: en U-Quark og to D-Quarks, dvs. Hans Quark Structure UDD.
Neutron, der er Bariona, har et baryonisk nummer B \u003d +1. Neutron er ustabil i en fri tilstand. Da det er noget tyngre proton (med 0,14%), forfaldes det med dannelsen af \u200b\u200bproton i slutstaten. I dette tilfælde forstyrres loven om bevarelse af baryonnummeret ikke, da protonens baryoniske nummer også er +1. Som et resultat af dette forfald dannes også en elektron E- og Electron Antineutrino E. Forfaldet forekommer på grund af svag interaktion.

DEGALE SCHEME N → P + E - + E.

Levetiden på den frie neutron τ n ≈ 890 sekunder. Som en del af den nukleare nukleus neutron kan være så stabil som proton.
Neutron, der er en adrenom, er involveret i stærk interaktion.
Neutron blev åbnet i 1932 af J. Chadwick.

Hvad er neutron i fysik. Dens strækning, samt en vigtig rolle i stabiliteten af \u200b\u200batomkernen. Neutron åbning historie. Egenskaber for hurtig og langsom neutrono ...

Hvad er neutron i fysik: struktur, egenskaber og brug

Fra masterweb.

Hvad er neutron? Et sådant spørgsmål opstår oftest hos mennesker, der ikke er involveret i atomfysik, fordi der under neutronen er en elementær partikel, der ikke har en elektrisk ladning og har en masse, der overstiger elektronisk i 1838,4 gange. Sammen med protonen er massen af, hvis masse er lidt mindre end massen af \u200b\u200bneutronen, det er en "mursten" af atomkernen. I fysikken af \u200b\u200belementære partikler er neutron og proton afhængig af to forskellige former for en partikel-nukleon.

Neutron struktur.

Neutronen er til stede i sammensætningen af \u200b\u200batomernes kerne for hvert kemisk element, undtagelsen er kun et hydrogenatom, hvis kerne er en proton. Hvad er neutron, hvilken bygning har den? Selvom det hedder den elementære "mursten" kerne, men har stadig sin egen interne struktur. Især refererer det til Barione-familien og består af tre kvarker, hvoraf to er skændsler af bundenstypen, og en - toppen. Alle Quarks har en fraktioneret elektrisk ladning: den øvre opladede positivt (+2/3 fra elektronens ladning) og den nedre - negative (-1/3 elektronisk ladning). Derfor har neutronen ingen elektrisk ladning, fordi det simpelthen kompenseres af komponenterne i hans kvarker. Ikke desto mindre er det magnetiske øjeblik af neutronen ikke lig med nul.

I neutronen er definitionen af, som blev givet ovenfor, er hver kvart forbundet med resten ved hjælp af et gluonfelt. Gluoon er en partikel ansvarlig for dannelsen af \u200b\u200bnukleare styrker.

Ud over masse i kilo og atomiske enheder af masse, i nukleare fysik, er massen af \u200b\u200bpartiklen også beskrevet i GEV (Gigaelectronvolts). Dette blev muligt efter åbningen af \u200b\u200bsin berømte E \u003d MC2-ligning, som binder energi med massen. Hvad er neutron i GeV? Dette er en værdi på 0,0009396, hvilket er lidt mere svarende til proton (0,0009383).

Neutron stabilitet og atomkerner

Tilstedeværelsen af \u200b\u200bneutroner i atomkerner er meget vigtig for deres stabilitet og muligheden for eksistensen af \u200b\u200bselve nuklear struktur og stoffet som helhed. Faktum er, at protoner, der også udgør at atomkernen, har en positiv ladning. Og bringe dem i tætte afstande kræver omkostningerne til store energier på grund af Coulomb Electric Repulsion. De nukleare kræfter, der virker mellem neutroner og protoner med 2-3 af ordren, er stærkere end Coulomb. Derfor er de i stand til at holde positivt ladede partikler på tætte afstande. Nukleare interaktioner er kort rækkevidde og manifesterer sig kun inden for kernens størrelse.

Neutron formel bruges til at finde deres mængde i kernen. Det ser ud til dette: mængden af \u200b\u200bneutroner \u003d elementets atomvægt er atomnummeret i Mendeleev-bordet.

Free Neutron er en ustabil partikel. Den gennemsnitlige tid på hans liv er 15 minutter, hvorefter det desintegrerer tre partikler:

• elektron;
• proton;
• antinerino.

Neutron åbning baggrunde

Den teoretiske eksistens af en neutron i fysik blev foreslået i 1920 af Ernest Rutherford, som forsøgte at forklare, hvorfor atomkerner ikke falder fra hinanden på grund af den elektromagnetiske afstødning af protoner.

Selv tidligere, i 1909, i Tyskland, fandt Bota og Becker, at hvis alfa-partikler af store energier fra polonium bestrålede lyselementer, for eksempel beryllium, bor eller lithium, så er stråling dannet, som passerer gennem tykkelse af forskellige materialer. De foreslog, at dette er strålingen i gamma, men ingen sådan stråling, kendt på det tidspunkt, havde ikke en så stor penetrerende evne. Eksperimenter af bot og becker blev ikke fortolket korrekt.

Åbning Neutron.

Eksistensen af \u200b\u200bneutron blev opdaget af den engelske fysiker James Chadwik i 1932. Han studerede Berillias radioaktive stråling, udførte en række eksperimenter, idet de havde modtaget resultater, der ikke faldt sammen med de forudsagte fysiske formler: Energien af \u200b\u200bradioaktiv stråling var langt overskredet teoretiske værdier, loven om bevarelse af pulsen blev også forstyrret. Derfor var det nødvendigt at tage en af \u200b\u200bhypoteserne:

1. Enten af \u200b\u200bimpulsen er ikke bevaret under nukleare processer.
2. Eller radioaktiv stråling består af partikler.

Den første antagelse af forskeren faldt, da den modsiger grundlæggende fysiske love, accepterede derfor den anden hypotese. Cedwick viste, at strålingsstråling i sine eksperimenter dannes af partikler med en nulladning, som har en stærk penetrerende evne. Derudover var han i stand til at måle massen af \u200b\u200bdisse partikler ved at fastslå, at det er lidt mere sådan for protonen.

Langsomt og hurtige neutroner

Afhængigt af den energi, som neutronen besidder, kaldes den langsomt (ca. 0,01 MeV) eller hurtig (ca. 1 MeV). En sådan klassificering er vigtig, fordi nogle af dens egenskaber afhænger af neutronhastigheden. Især er hurtige neutroner godt fanget af kerner, hvilket fører til dannelsen af \u200b\u200bderes isotoper og forårsager deres division. Langsom neutroner er dårligt fanget af kerner af næsten alle materialer, så de kan frit passere gennem tykke lag af stoffet.

Rollen som neutron i opdeling af urankerne

Hvis du spørger spørgsmålet, der er en neutron i atomkraft, er det sikkert at sige, at dette er et middel til induktion af processen med at dividere urankerne, ledsaget af høj energi. Under denne division reaktion er der også genereret neutroner af forskellige hastigheder. Til gengæld inducerer de uddannede neutroner dekomponeringen af \u200b\u200bandre urankerner, og reaktionen fortsætter kæden.

Hvis reaktionen af \u200b\u200bfission af uran vil være ukontrollabel, vil dette føre til en eksplosion af reaktionsvolumenet. Denne effekt bruges i nukleare bomber. Den kontrollerede uran division reaktion er en energikilde i atomkraftværker.

Kyiv Street, 16 0016 Armenien, Yerevan +374 11 233 255

Neutron. (Engelsk neutron, fra lat. Neutral - hverken en eller anden; symbol n)

neutral (ikke-elektrisk ladning) elementær partikel med spin 1/2 (i enheder af konstant plank ħ ) og en masse, lidt overstiger protonens masse. Fra protoner og N., blev alle kerner af atomiske (se atomkernen) konstrueret. N. Magnetisk øjeblik er omkring to nukleare magneter AM og negative, dvs. det er rettet modsat mekanisk, spin, øjeblikket af mængden af \u200b\u200bbevægelse. N. Se klassen af \u200b\u200bstærkt interaktive partikler (hadroner) og er inkluderet i den barioniske gruppe, dvs. har en særlig intern karakteristik - en baryon charge (se baryon charge) , lige såvel som proton (P), + 1. N. blev åbnet i 1932 af den engelske fysiker J. Chadwick Ohm , Som konstaterede, at den penetrerende stråling, der opstod af tyske fysikere, der opstod ved bombardementet af atomkerner (især beryllium) med a-partikler, består af uchargede partikler med en masse tæt på protonens masse.

N. Bæredygtig kun i sammensætningen af \u200b\u200bstabile atomkerner. Fri N. - Ustabil partikel, der nedbrydes i en proton, elektron (E -) og elektronisk antineutrino

den gennemsnitlige levetid N. τ ≈ 16 min. I stoffet er fri N. Der er endnu mindre (i de tætte stoffer i enheden - hundredvis mksek.) På grund af deres stærke absorption med kerner. Derfor forekommer fri N. i naturen eller opnås kun i laboratoriet som følge af nukleare reaktioner (se) . Til gengæld kan fri N. er i stand til at interagere med atomkerner, op til den største; Udenfor forårsager N. en nuklear reaktion, hvoraf opdelingen af \u200b\u200btung kerner, såvel som strålingsbeslagningen af \u200b\u200bN., hvilket fører til en række tilfælde til dannelsen af \u200b\u200bradioaktive isotoper. Den større effektivitet af N. I implementeringen af \u200b\u200bnukleare reaktioner gør interaktionens særegenhed med substansen af \u200b\u200babsolut langsomme N. (resonanseffekter, diffraktionsspredning i krystaller osv.) N. Et usædvanligt vigtigt redskab til forskning i nukleare fysik og solid kropsfysik. I praktiske anvendelser spiller N. SPIL en central rolle i atomkraft (se atomkraft) produktion af transuranelementer og radioaktive isotoper (kunstig radioaktivitet) samt i vid udstrækning anvendt i kemisk analyse (aktiveringsanalyse) og i geologisk udforskning (neutronlogning) .

Afhængig af N., er deres betingede klassifikation vedtaget: Ultrahold N. (op til 10 -7 eV.), Meget kold (10 -7 -10 -4 EV), kold (10 -4 -5,10 -3 eV.), varme (5,10 -3 -0,5 eV), resonans (0,5-10 4 EV.), Intermediate (10 4 -10 5 eV.), Hurtig (10 5 -10 8 EV.), High-Power (10 8 -10 10 eV.) og relativistisk (≥ 10 10 eV); Alle N. Med energi op til 10 5 eV. Kombiner det generelle navn langsom neutroner.

De vigtigste egenskaber ved neutroner

Vægt. Den mest præcist bestemte værdi er forskellen mellem masserne af N. og Proton: m n - m r\u003d (1.29344 ± 0,00007) Mev, Målt ved energibalancen i forskellige nukleare reaktioner. Fra sammenligningen af \u200b\u200bdenne størrelse med protonens masse viser det sig (i energienheder)

m N. \u003d (939.5527 ± 0,0052) Mev;

det svarer til m N.≈ 1,6 · 10 -24 g. eller m N.≈ 1840 m e, Hvor m e - Elektronmasse.

Spin og statistik. Værdien af \u200b\u200b1/2 for spin N. er bekræftet af et stort sæt fakta. Direkte blev spinet målt i eksperimenterne på splittelsen af \u200b\u200bbjælken meget langsom N. I et inhomogent magnetfelt. I det generelle tilfælde bør strålen bryde på 2 J. + 1 separate bjælker hvor J. - Spin N. I eksperimentet blev splittelsen af \u200b\u200b2 stråle observeret, hvorfra det følger det J. \u003d 1/2. Som en partikel med en halvhøje tilbage, N. underordnede Fermi - Dirac-statistikker (se Fermi-Dirac-statistikker) (er Fermion); Uanset om det blev fastslået på grundlag af eksperimentelle data om atomkernes struktur (se nukleare skaller).

Elektrisk opladning Neutron. Q. \u003d 0. Direkte målinger Q. På afvigelsen af \u200b\u200bN. Beam i et stærkt elektrisk felt viser det i det mindste Q. e, hvor e - Elementær elektrisk ladning og indirekte målinger (ved elektrisk neutralitet af makroskopiske mængder gas) giver et skøn Q. e.

Andre Nutron Quantum numre. Ifølge dens egenskaber af N. Meget tæt på proton: N og P har næsten lige masser, det samme spin, der er i stand til at bevæge sig ind i hinanden, for eksempel i processerne af beta forfald a ; De manifesterer sig lige i processer forårsaget af stærk interaktion (se stærke interaktioner), især nukleare styrker , Aktiveret mellem par P-P, N-P og N-N er de samme (hvis partiklerne er henholdsvis i de samme tilstande). Sådan dybe lighed giver dig mulighed for at overveje N. og protonen som en partikel - en nucleon, der kan være i to forskellige tilstande, der adskiller sig i elektrisk ladning Q. Nukleon er i stand til Q. \u003d + 1 er en proton, med Q. = 0 - N. Følgelig tilskrives nuklen (analogt med den sædvanlige tilbage) nogle interne karakteristika - isotonisk spin JEG.svarende til 1/2, hvis projektion "kan tage (i overensstemmelse med de generelle regler for kvantemekanik) 2 JEG. + 1 \u003d 2 Værdier: + 1/2 og - 1/2. T. O., N og P danner en isotopisk dublet (se isotopisk invariance) : Nuklen er i stand til fremspringet af isotopisk spin på kvantiseringsaksen + 1/2 er en proton, og med fremspringet - 1/2 - N. som komponenter af isotopisk fordobler, N. og Proton ifølge moderne systematik af Elementære partikler, har de samme kvanteantal: Baryon Charge I \u003d + 1, lepton charge L. = 0, Weirdness. S. \u003d 0 og positiv intern beredskab. Isotopisk dublet af nukleoner er en del af en bredere gruppe af "lignende" partikler - den såkaldte Oppet af Barione med J. = 1 / 2 , I\u003d 1 og positiv intern beredskab; Ud over N og P indeholder denne gruppe λ-, σ ± -, σ -, ξ - -, ξ 0 - Hyperons. , afviger fra n og p mærkelig (se elementære partikler).

Neutron magnetisk dipole øjeblik, Defineret fra eksperimenter på nuklear magnetisk resonans, er:

μ n \u003d - (1.91315 ± 0,00007) μ I

hvor μ I \u003d 5,05,10 -24 erg / gs - Nuklear magneton. Spin partikel 1/2, beskrevet af Dirac-ligning M , Skal have et magnetisk øjeblik svarende til en magneton, hvis det er opladet, og nul, hvis ikke opladet. Tilstedeværelsen af \u200b\u200bet magnetisk øjeblik i N., såvel som en unormal størrelse af protonens magnetiske øjeblik (μ P \u003d 2,79 μ I), indikerer, at disse partikler har en kompleks intern struktur, dvs. der er elektriske strømme, der skaber Et yderligere "anomaløst" protonmagnetisk moment 1,79 μl og omtrent lig med den største og modsat af mærket af det magnetiske øjeblik N. (-1,9 μ I) (se nedenfor).

Elektrisk dipolmoment.Fra teoretisk synspunkt, elektrisk dipolmoment d. Enhver elementær partikel bør være nul, hvis interaktionerne af de elementære partikler er invariant med hensyn til tidscirkulation (se tidscirkulationen) (t-invariance). Søgningen efter et elektrisk dipolmoment i elementære partikler er en af \u200b\u200binspektionerne af denne grundlæggende position af teorien, og fra alle elementære partikler, N. er den mest hensigtsmæssige partikel til sådanne søgninger. Eksperimenter på magnetisk resonansmetode på strålen af \u200b\u200bkold N. viste det d N. cm · e. det betyder stærk, elektromagnetisk og svag interaktion med stor nøjagtighed T.-Invariant.

Neutron interaktioner

N. Deltag i alle kendte interaktioner af elementære partikler - stærk, elektromagnetisk, svag og tyngdekraft.

Stærke interaktion neutroner. N. og proton deltager i stærke interaktioner som komponenter af en enkelt isotopisk dublet af nukleoner. Isotopisk injektion af stærke interaktioner fører til en vis forbindelse mellem egenskaberne ved forskellige processer med deltagelse af N. og protonen, for eksempel de effektive tværsnit af spredning π + -mezon på proton og π - - sæsonen på N. er lige, da systemerne π + p og π - n har samme isotopiske spin JEG. \u003d 3/2 og afviger kun med værdierne af fremspringet af isotopisk spin I 3. (JEG. 3 \u003d + 3/2 i den første og JEG. 3 \u003d - 3/2 i de andet tilfælde), det samme tværsnit af spredning til + på proton og til ° på n og lignende. Retfærdigheden af \u200b\u200bdenne form for relationer testes eksperimentelt i et stort antal eksperimenter på højtydende acceleratorer. [På grund af fraværet af mål bestående af N. ekstraheres data om interaktion med N. forskellige ustabile partikler hovedsageligt fra forsøg på spredning af disse partikler på Deuteron (D) - den enkleste kerne indeholdende N.]

Ved lave energier adskiller de faktiske interaktioner af N. og protoner med ladede partikler og atomkerner meget på grund af tilstedeværelsen af \u200b\u200ben elektrisk ladning på grund af eksistensen af \u200b\u200blangdistance coulomb-styrker mellem proton og andre. Ladede partikler på sådanne afstande på som de korte rækkevidde nukleare styrker er praktisk taget fraværende. Hvis collisionsenergien af \u200b\u200bprotonen med en proton- eller atomkerner er under højden af \u200b\u200bCoulomb Barrier (som for tung kerner på ca. 15 Mev.), Proton-spredningen forekommer primært på grund af kraften i elektrostatisk afstødning, som ikke tillader partikler at lukke på afstanden af \u200b\u200brækkefølgen af \u200b\u200bde kernekræfters radius. Fraværet af en elektrisk ladning i N. gør det muligt at trænge ind i de elektroniske skaller af atomer og frit tilvejebringe atomnuklearet. Dette er netop det, der forårsager den unikke evne af N. forholdsvis små energier for at forårsage forskellige nukleare reaktioner, herunder fissionsreaktionen af \u200b\u200btung kerner. For metoder og resultater af forskning på N. med kerner, se artiklerne i langsom neutroner, neutronspektroskopi, Nuclei Atomic Division , Spredning langsom n. på protoner ved energier op til 15 Mev. Sfærisk symmetrisk i inertiens center system. Dette indikerer, at spredning bestemmes af interaktionen mellem N - P i en tilstand af relativ bevægelse med det orbitale momentum l. \u003d 0 (såkaldt S.-bølge). Spredning B. S.-COS er et bestemt kvantemekanisk fænomen, der ikke har analog i klassisk mekanik. Det hersker over spredning i andre stater, når de broglel bølgelængde af N.

ordre eller mere radius af handlinger af nukleare styrker ( ħ - Permanent Planck, v - Hastighed n.). Fordi ved energi 10 Mev. Længden af \u200b\u200bbølgen af \u200b\u200bN.

denne funktion af N. Spredning på protoner på sådanne energier giver direkte information om størrelsesordenen af \u200b\u200bde kernekræfters radius. Teoretisk overvejelse viser, at spredning i S.-Crotence afhænger svagt af den detaljerede form af interaktionspotentialet, og med god nøjagtighed er beskrevet af to parametre: Effektiv radius af potentiale r. og den såkaldte spredningslængde men. Faktisk at beskrive spredningen N - P, er antallet af parametre dobbelt så meget som NP-systemet kan være i to tilstande med forskellige værdier af Full Spin: J. \u003d 1 (triplet tilstand) og J.\u003d 0 (singlet tilstand). Erfaringen viser, at N. Proton-spredningslængder og effektiv interaktionsradi i Singlet og Triplet-tilstande er forskellige, dvs. atomkraften afhænger af det samlede spin af partikler, det følger også af eksperimenter, som den tilhørende tilstand af NP-systemet (deuteriumkernen) kan findes kun total tilbage 1, mens i en singlet tilstand er størrelsen af \u200b\u200bnukleare kræfter utilstrækkelig til dannelsen af \u200b\u200bden tilhørende tilstand af N.-proton. Nuklear spredningslængde i en singlet tilstand defineret fra proton spredning eksperimenter på protoner (to proton i S.-Cure, ifølge Pauli-princippet , Må kun være i en tilstand med nul total spin), svarende til længden af \u200b\u200bspredningen N-P i en Singlet tilstand. Dette er i overensstemmelse med den isotopiske injektion af stærke interaktioner. Manglen på et bundet system af PR i Singlet-tilstanden og den isotopiske uvirksomhed af atomkraftene fører til den konklusion, at der ikke kan være et bundet system af to N. - den såkaldte binesitron (svarende til protonerne, to N. i S.-Cure skal have et totalt spin svarende til nul). De direkte eksperimenter på spredningen NN blev ikke udført på grund af manglen på neutronmål, indirekte data (nukleiegenskaber) og mere direkte - undersøgelsen af \u200b\u200breaktionerne 3 H + 3H → 4 He + 2N, π - + D → 2n + γ - er i overensstemmelse med isotophypotesen uvæsion af nukleare styrker og fravær af binetron. [Hvis der var en binesitron, blev der i disse reaktioner observeret med ret defineret peak energi i energifordelingerne af a-partikler (kernen 4 han) og γ-quanta.] Selvom nuklear interaktion i en singlet tilstand ikke er stor nok til at danne En binesuit, det udelukker ikke muligheden for at danne et bundet system bestående af et stort antal N.-neutron-kerner alene. Dette spørgsmål kræver yderligere teoretisk og eksperimentel undersøgelse. Forsøg på at detektere på erfaringerne fra kernen på tre-fire N., såvel som kernen 4 H, 5 H, 6 timer ikke gav et positivt resultat, på trods af manglen på en konsekvent teori om stærke interaktioner på basis Af en række eksisterende repræsentation kan man kvalitativt forstå nogle mønstre af stærke interaktioner og N. strukturer ifølge disse ideer, stærk interaktion mellem N. og andre. ADRONES (for eksempel proton) udføres ved at udveksle virtuelle adroner (se virtuelle Partikler) - π-mesoner, ρ-mesoner osv. Et sådant billede af interaktionen forklarer den kortvirkende karakter af nukleare styrker, hvis radius bestemmes af Compton Bølgelængden (se Compton Bølgelængde) af det meget lette rækkevidde - π-meson (svarende til 1,4,10 -13 cm.). Samtidig indikerer det muligheden for virtuel omdannelse af N. I andre adminer, for eksempel, emissions- og absorptionsprocessen Π-meson: n → P + π - → n. Intensiteten af \u200b\u200bstærke interaktioner kendt fra oplevelsen er, at N. Overvældende tid bør udføres i denne slags "dissocierede" stater, som den var i "skyen" af virtuelle π-mesoner og andre. Hadron. Dette fører til den rumlige fordeling af den elektriske ladning og det magnetiske øjeblik inde i N., hvis fysiske dimensioner bestemmes af størrelsen af \u200b\u200b"skyerne" af virtuelle partikler (se også formfaktoren). Det viser sig især at være muligt at kvalitativt fortolke den omtrentlige ligestilling i den absolutte værdi af de unormale magnetiske øjeblikke af N. og Proton, hvis vi antager, at det magnetiske øjeblik N. er skabt af den orbitale bevægelse af opladet π - - Sønner udsendt stort set i processen n → P + π - → n, og et unormalt magnetisk øjeblik af proton-orbitalets bevægelse af den virtuelle sky π + frø, der er oprettet af r → n + π + processen → r.

Elektromagnetiske neutron interaktioner. Elektromagnetiske egenskaber af N. bestemmes af tilstedeværelsen af \u200b\u200bet magnetisk øjeblik, såvel som eksisterende indenfor N. fordelingen af \u200b\u200bpositive og negative ladninger og strømme. Alle disse egenskaber, som følger af den forrige, er forbundet med deltagelse af N. i en stærk interaktion forårsaget af dens struktur. N. Magnetisk øjeblik bestemmer opførelsen af \u200b\u200bN. I eksterne elektromagnetiske felter: Splitting af strålen N. I et ikke-ensartet magnetfelt manifesteres precessionen af \u200b\u200bspin N. Den indre elektromagnetiske struktur af N., når de spredes høj- Energyelektroner på N. og i fødselsprocesserne i mesonerne på N. γ - quanta (fotografering af mesonerne). Elektromagnetiske interaktioner af N. med elektroniske skaller af atomer og atomkerner fører til en række fænomener, der er vigtige for undersøgelsen af \u200b\u200bstoffets struktur. Interaktionen mellem det magnetiske øjeblik N. med de magnetiske øjeblikke af de elektroniske skaller af atomer manifesteres i det væsentlige for N., hvis bølgelængde er orden eller mere atomstørrelser (energi E. ev) , og udbredt til at studere den magnetiske struktur og elementære excitationer (spin bølger (se spin bølger)) magnetisk bestilte krystaller (se neutronografi). Nuklear spredningsinterferens giver dig mulighed for at modtage bjælker af polariseret langsom N. (se polariserede neutroner) .

Samspillet mellem det magnetiske øjeblik N. Med kerneknappen af \u200b\u200bkernen forårsager den specifikke spredning af N., der er angivet for første gang af amerikansk fysiker Yu. Schwinger og fordi kaldet "Schwinger". Det komplette tværsnit af denne spredning er lille, men ved lave vinkler (neutron 3 °) bliver det sammenligneligt med tværsnittet af nuklear spredning; N., Spredt ved sådanne vinkler, er stærkt polariseret.

Samspillet mellem N. - Electron (N-E), som ikke er forbundet med sin egen eller orbitale punkt af en elektron, reduceres hovedsageligt til samspillet mellem det magnetiske øjeblik N. med et elektrisk elektrisk felt. En anden, tilsyneladende mindre, bidrag til (n-e) - den fornemmelse kan skyldes fordelingen af \u200b\u200belektriske ladninger og strømme inde i N. Selvom (n-E) -men signifikans var det meget vanskeligt at observere det i flere eksperimenter.

Svag neutron interaktion manifesterer sig i sådanne processer som forfaldne n.:

og muon neutrino (ν μ) neutron: ν μ + n → p + μ -, nukleart greb af muoner: μ - + p → n + ν μ, nedbrydes af mærkelige partikler (se mærkelige partikler) , For eksempel λ → π ° + n osv.

Den gravitationsinteraktion af neutronen. N. er den eneste af at have en masse af de elementære partikler, for hvilke gravitationsinteraktionen blev observeret direkte - krumningen af \u200b\u200bjordens bane af en velcollimeret stråle af kold N. Den målte gravitationsacceleration af N. Inden for eksperimentelle nøjagtighed falder sammen med gravitationsaccelerationen af \u200b\u200bmakroskopisk tlf.

Neutroner i universet og tæt på jorden

Spørgsmålet om N. I universet i de tidlige stadier af udvidelsen spiller en vigtig rolle i kosmologi. Ifølge modellen af \u200b\u200bdet varme univers (se kosmologi) , En væsentlig del af den oprindeligt eksisterede fri N. Ved udvidelse har han tid til at få nok. Del N., som viser sig at blive fanget af protonerne, bør i sidste ende føre ca. 30% vedligeholdelse af kerner ikke og 70% protoner. Den eksperimentelle definition af procentdelen af \u200b\u200bhan i universet er en af \u200b\u200bde kritiske inspektioner af modellen af \u200b\u200bdet varme univers.

I den primære komponent af kosmiske stråler (se rumstråler) N. På grund af dets ustabilitet er der nej. Imidlertid fører interaktionerne af partiklerne af kosmiske stråler med kernerne i jordens atmosfære til genereringen af \u200b\u200bN. i atmosfæren. Reaktion 14 n (n, p) 14 C, forårsaget af disse N., er den vigtigste kilde til radioaktiv carbonisotop 14 C i atmosfæren, hvorfra den kommer i levende organismer; På definitionen af \u200b\u200b14 C-indhold i økologiske rester er radiocarbon geokronologi-metoden baseret (se geokronologi). Nedbrydning af langsomme N., Diffusion fra atmosfæren til det ydre rum, er en af \u200b\u200bde vigtigste kilder til elektroner, der fylder den indre region af jordens strålingsbælte (se jordens strålingsbælte).

Tændt: VLASOV N. A., Neutron, 2 ed., M., 1971; Gurevich I. I., Tarasov L. V., Fysik af neutroner af lave energier, M., 1965.

F. L. Shapiro, V. I. Luxikov.

Great Soviet Encyclopedia. - m.: Sovjetisk encyklopædi. 1969-1978 .

Hvad er neutron? Et sådant spørgsmål opstår oftest hos mennesker, der ikke er involveret i atomfysik, fordi der under neutronen er en elementær partikel, der ikke har en elektrisk ladning og har en masse, der overstiger elektronisk i 1838,4 gange. Sammen med protonen er massen af, hvis masse er lidt mindre end massen af \u200b\u200bneutronen, det er en "mursten" af atomkernen. I fysikken af \u200b\u200belementære partikler er neutron og proton afhængig af to forskellige former for en partikel-nukleon.

Neutronen er til stede i sammensætningen af \u200b\u200batomernes kerne for hvert kemisk element, undtagelsen er kun et hydrogenatom, hvis kerne er en proton. Hvad er neutron, hvilken bygning har den? Selvom det hedder den elementære "mursten" kerne, men har stadig sin egen interne struktur. Især refererer det til Barione-familien og består af tre kvarker, hvoraf to er skændsler af bundenstypen, og en - toppen. Alle Quarks har en fraktioneret elektrisk ladning: den øvre opladede positivt (+2/3 fra elektronens ladning) og den nedre - negative (-1/3 elektronisk ladning). Derfor har neutronen ingen elektrisk ladning, fordi det simpelthen kompenseres af komponenterne i hans kvarker. Ikke desto mindre er det magnetiske øjeblik af neutronen ikke lig med nul.

I neutronen er definitionen af, som blev givet ovenfor, er hver kvart forbundet med resten ved hjælp af et gluonfelt. Gluoon er en partikel ansvarlig for dannelsen af \u200b\u200bnukleare styrker.

Ud over masse i kilo og atomiske enheder af masse, i nukleare fysik, er massen af \u200b\u200bpartiklen også beskrevet i GEV (Gigaelectronvolts). Dette blev muligt efter åbningen Einstein af sin berømte E \u003d MC 2 ligning, som binder energi med massen. Hvad er neutron i GeV? Dette er en værdi på 0,0009396, hvilket er lidt mere svarende til proton (0,0009383).

Neutron stabilitet og atomkerner

Tilstedeværelsen af \u200b\u200bneutroner i atomkerner er meget vigtig for deres stabilitet og muligheden for eksistensen af \u200b\u200bselve nuklear struktur og stoffet som helhed. Faktum er, at protoner, der også udgør at atomkernen, har en positiv ladning. Og bringe dem i tætte afstande kræver omkostningerne til store energier på grund af Coulomb Electric Repulsion. De nukleare kræfter, der virker mellem neutroner og protoner med 2-3 af ordren, er stærkere end Coulomb. Derfor er de i stand til at holde positivt ladede partikler på tætte afstande. Nukleare interaktioner er kort rækkevidde og manifesterer sig kun inden for kernens størrelse.

Neutron formel bruges til at finde deres mængde i kernen. Det ser ud til dette: mængden af \u200b\u200bneutroner \u003d elementets atomvægt er atomnummeret i Mendeleev-bordet.

Free Neutron er en ustabil partikel. Den gennemsnitlige tid på hans liv er 15 minutter, hvorefter det desintegrerer tre partikler:

• elektron;
• proton;
• antinerino.

Neutron åbning baggrunde

Den teoretiske eksistens af en neutron i fysik blev foreslået i 1920 af Ernest Rutherford, som forsøgte at forklare, hvorfor atomkerner ikke falder fra hinanden på grund af den elektromagnetiske afstødning af protoner.

Selv tidligere, i 1909, i Tyskland, fandt Bota og Becker, at hvis alfa-partikler af store energier fra polonium bestrålede lyselementer, for eksempel beryllium, bor eller lithium, så er stråling dannet, som passerer gennem tykkelse af forskellige materialer. De foreslog, at dette er strålingen i gamma, men ingen sådan stråling, kendt på det tidspunkt, havde ikke en så stor penetrerende evne. Eksperimenter af bot og becker blev ikke fortolket korrekt.

Åbning Neutron.

Eksistensen af \u200b\u200bneutron blev opdaget af den engelske fysiker James Chadwik i 1932. Han studerede Berillias radioaktive stråling, udførte en række eksperimenter, idet de havde modtaget resultater, der ikke faldt sammen med de forudsagte fysiske formler: Energien af \u200b\u200bradioaktiv stråling var langt overskredet teoretiske værdier, loven om bevarelse af pulsen blev også forstyrret. Derfor var det nødvendigt at tage en af \u200b\u200bhypoteserne:

1. Enten af \u200b\u200bimpulsen er ikke bevaret under nukleare processer.
2. Eller radioaktiv stråling består af partikler.

Den første antagelse af forskeren faldt, da den modsiger grundlæggende fysiske love, accepterede derfor den anden hypotese. Cedwick viste, at strålingsstråling i sine eksperimenter dannes af partikler med en nulladning, som har en stærk penetrerende evne. Derudover var han i stand til at måle massen af \u200b\u200bdisse partikler ved at fastslå, at det er lidt mere sådan for protonen.

Langsomt og hurtige neutroner

Afhængigt af den energi, som neutronen besidder, kaldes den langsomt (ca. 0,01 MeV) eller hurtig (ca. 1 MeV). En sådan klassificering er vigtig, fordi nogle af dens egenskaber afhænger af neutronhastigheden. Især er hurtige neutroner godt fanget af kerner, hvilket fører til dannelsen af \u200b\u200bderes isotoper og forårsager deres division. Langsom neutroner er dårligt fanget af kerner af næsten alle materialer, så de kan frit passere gennem tykke lag af stoffet.

Rollen som neutron i opdeling af urankerne

Hvis du spørger spørgsmålet, der er en neutron i atomkraft, er det sikkert at sige, at dette er et middel til induktion af processen med at dividere urankerne, ledsaget af høj energi. Under denne division reaktion er der også genereret neutroner af forskellige hastigheder. Til gengæld inducerer de uddannede neutroner dekomponeringen af \u200b\u200bandre urankerner, og reaktionen fortsætter kæden.

Hvis reaktionen af \u200b\u200bfission af uran vil være ukontrollabel, vil dette føre til en eksplosion af reaktionsvolumenet. Denne effekt bruges i nukleare bomber. Den kontrollerede uran division reaktion er en energikilde i atomkraftværker.

Neutron.

Neutron.

(Engelsk Neutron, fra Lat. Neuter - hverken en eller en anden) (n), elektrisk neutralt element. H-KA med spin 1/2 og en masse, lidt overstiger protonens masse; Henviser til klasseværelsetklassen og går ind i den barioniske gruppe. Alle kerneromerner er konstrueret af protoner og n .. N. Åben i 1932 engelsk. Physicome J. Chadwik, der etablerede det, der blev opdaget af ham. Fysikere af V. BOTE og byen Becker Penesrating, til-rug opstår, når den på bombardementet opstår. Nuclei A-partikler består af uvenlig. CH-C med en masse tæt på proton.

N. Bæredygtig kun som en del af stabilt på. kerner. Fri N.- Ustabil CH-CA, forfaldne i henhold til ordningen: N®P + E- + V \u003d C (beta-decay N.); jf. N. t \u003d 15,3 min. I B-VE fri N. Der er endnu mindre (i tæt in-flyve - et hundrede ISS) på grund af deres stærke absorption af kerner. Derfor opstår der fri N., i naturen eller kun opnås i laboratoriet i gift. reaktioner. Fri N., interagerer med på. kerner, forårsage split. . Stor effektivitet af N. I implementeringen af \u200b\u200bgiftet. Reaktioner, særegenhed af sygdommen med v-th langsom N. (resonansvirkninger, diffraktion. Spredning i krystaller osv.) Gør N. Et usædvanligt vigtigt instrument til forskning i gift. Fysik og fysik-tv. Krop (se neutronografi). I praksis. N. Bilag spiller en central rolle i gift. Energi, i produktionen af \u200b\u200btransuranonelementer og radioaktivt. Isotoper (kunst.), Og også brugt i ham. Analyse (aktiveret analyse) og Geol. Intelligens (neutron logging).

De vigtigste egenskaber ved neutroner.

Vægt. Forskellen i Mass N. og Protons massforskel er mest præcis: MN - MP \u003d 1.29344 (7) MEV, målt ved energi. Balance Split. gift. reaktioner. Derfor (og den berømte MP) MN \u003d 939.5731 (27) MEV eller MN "1,675x10-24 g" 1840Me (Me - EL-B).

Spin og statistik. Spin N. J blev målt ved at opdele strålen meget langsom N. I inhomogene magn. . Ifølge kvantet. Mekanik, en stråle skal opdele på 2J + 1 separat. Puchkov. Der var en opdeling af to bjælker, det vil sige for N. J \u003d 1/2 og N., Fermi overholdes af Fermi - Dirac-statistikker (uanset det blev etableret på baggrund af eksperimenter. Data om strukturen af på. kerner).

Spredning langsomt N. På protoner ved energier til 15 MeV sfærisk symmetrisk i systemet i inertiens centrum. Dette indikerer, at spredning er defineret af NP i en stat, der vedrører. Bevægelse med baner. Øjeblik l \u003d 0 (t. N. S-bølge). S-spredning hersker over spredning i andre stater, når de broglyl n. ?? RADIUS Action Gift. Styrker. T. K. På energi 10 MeV for N.? "2 10-13 cm, giver denne funktion af N. Spredning på protoner med sådanne energier information om størrelsen af \u200b\u200bgiftet af giftet. Styrker. Fra teorien om mikropartikelspredning følger det, at spredning i S-state svagt afhænger af den detaljerede form af sygdommens potentiale, og med god nøjagtighed er beskrevet af to parametre: EFF. RADIUS R potentiel og spredningslængde a. For at beskrive NP-spredningen er antallet af parametre dobbelt så meget, da systemet kan være i to stater med forskellige værdier af fuld spin: 1 (triplet tilstand) og 0 (singlet tilstand). Erfaringen viser, at spredningslængderne af N. Proton og EFF. RADII'en i anledningen i singlet og triplet tilstande er forskellige, dvs. gift. Kræfter afhænger af den samlede spin CH-C. Især forbindelsen. Status for NP-systemet - deuteriumkernen kan kun eksistere på bagsiden 1. Spredningslængden i en Singlet-tilstand, der er defineret fra PP-spredningseksperimenter (to proton i S-tilstand, ifølge Pauli, kan kun være i en tilstand med en nul total spin), svarende til længden af \u200b\u200bNP spredning i en singlet tilstand. Dette er i overensstemmelse med isotopisk. Invariance af en stærk PEC. Ingen forbindelse. NP-systemer i singlet tilstand og isotop. Invariance gift. Forces fører til den konklusion, at forbindelsen ikke kan eksistere. Systemer to n-- t. N Baneitron. Direkte eksperimenter på NN-spredning blev ikke udført på grund af manglen på neutronmål, men COSP. Data (SV-VA-kerner) og mere direkte - undersøgelse af reaktionerne 3H + 3N®4NE + 2N, P- + D®2N + G er i overensstemmelse med hypotesen af \u200b\u200bisotop. Invariance gift. Kræfter og fravær af binetron. (Hvis BintEitron eksisterede, ville der i disse reaktioner blive observeret med ret bestemt af energier af toppe i energi. Fordeling af acc. A-partikler og G-Quanta.) Selvom giftet. Situationen i en Singlet State er ikke stor nok til at danne en binesitron, dette udelukker ikke muligheden for uddannelse. Systemer fra et stort antal alene alene N.-neutron-kerner (kerner på tre-fire N. Ikke detekteret).

E L E K T R O M A G N I T N O E C H I E. El.-Magn. SV-VA N. bestemmes af tilstedeværelsen af \u200b\u200bMagn. Øjeblik, såvel som eksisterende indenfor N. Distribution Post. Og nægte. afgifter og strømme. Magn. Øjeblik N. Definerer N.'s adfærd i eksternt. El.-Magn. Felter: Splitting af strålen N. I en inhomogene magn. Felt, Precession Spin N. Intern. El.-Magn. Strukturen af \u200b\u200bN. (se formfaktoren) manifesterer sig, når de spredes el-ny energi på N. og i fødselsprocesserne i Mesons på N. G-Quanta. Nis Magn. Øjeblik n. med magn. Momenterne af de elektroniske skaller af atomer er signifikant manifesteret for N., længden af \u200b\u200bde broglya til rug ?? størrelser (? neutronografi). Magninterferens. Spredning med nukleare gør det muligt at opnå bjælker af polariseret langsom N. N. Magn. Øjeblik n. med elektrisk. Kernelfeltet forårsager specifikke. Schwinger spredning N. (angivet for første gang Amer. Physico Yu. Schwinger). Fuld af denne spredning er lille, men ved lave vinkler (\u003d 3 °) bliver det sammenligneligt med tværsnittet af giftet. spredning; N., Spredt ved sådanne vinkler, er stærkt polariseret. N. N. med El Nome, ikke forbundet med sig selv. eller baner. I øjeblikket el-on, kommer ned i OSN. Til visionen om magn. Øjeblik n. med elektrisk. Felt al-on. Selv om det er meget lidt, var det i stand til at observere det i gås. eksperimenter.