Neutron

Neutron , neutral subatomär partikel som är en utgör av varje atomkärna utom vanligt väte. Det har ingen elektrisk laddning och en vilmassa lika med 1,67493 × 10−27kg - marginellt större än protonens men nästan 1839 gånger större än elektronens. Neutroner och protoner, vanligtvis kallade nukleoner, binds samman i den täta inre kärnan i en atom, kärnan, där de står för 99,9 procent av atommassan. Utveckling av hög energi partikelfysik under 1900-talet avslöjade att varken neutronen eller protonen är en riktig elementär partikel; snarare är de kompositer av extremt små elementära partiklar som kallas kvarkar . Kärnan är bunden av den kvarvarande effekten av den starka kraften, a grundläggande interaktion som styr beteendet hos kvarkerna som utgör de enskilda protonerna och neutronerna.

Neutronen upptäcktes 1932 av den engelska fysikern James Chadwick . Inom några år efter denna upptäckt studerade många utredare över hela världen partikelns egenskaper och interaktioner. Det visade sig att olika element, när de bombades av neutroner, genomgår klyvning - en typ av kärnreaktion som uppstår när kärnan i ett tungt element delas i två nästan lika små fragment. Under denna reaktion avger varje klyvt kärna ytterligare fria neutroner, liksom de som är bundna till klyvningsfragmenten. 1942 visade en grupp amerikanska forskare under fysikens ledning Enrico Fermi att tillräckligt med fria neutroner produceras under fissionsprocessen för att upprätthålla en kedjereaktion. Denna utveckling ledde till byggandet av atombomben. Efterföljande tekniska genombrott resulterade i storskalig produktion av elkraft från kärnenergi. De absorption av neutroner av kärnor exponerade för de höga neutronintensiteterna som finns tillgängliga i kärnreaktorer har också gjort det möjligt att producera stora mängder radioaktiva isotoper användbara för ett stort antal ändamål. Dessutom har neutronen blivit ett viktigt verktyg i ren forskning. Kunskap om dess egenskaper och struktur är avgörande för en förståelse av materiens struktur i allmänhet. Kärnreaktioner inducerade av neutroner är värdefulla informationskällor om atomkärnan och den kraft som binder den samman.



En fri neutron - en som inte ingår i en kärna - är föremål för radioaktivt avfall av en typ som kallas betaförfall. Det bryts ner till en proton, en elektron och en antineutrino (antimateriell motsvarighet till neutrino, en partikel utan laddning och liten eller ingen massa); de halveringstid för denna sönderfallsprocess är 614 sekunder. Eftersom den lätt sönderdelas på detta sätt existerar neutronen inte i naturen i sitt fria tillstånd, utom bland andra mycket energiska partiklar i kosmiska strålar. Eftersom fria neutroner är elektriskt neutrala passerar de obehindrat genom de elektriska fälten i atomer och så utgör en penetrerande form av strålning som interagerar med materien nästan uteslutande genom relativt sällsynta kollisioner med atomkärnor.



Neutroner och protoner klassificeras som hadroner, subatomära partiklar som utsätts för den starka kraften. Hadroner har i sin tur visat sig ha inre struktur i form av kvarker, fraktionerat laddade subatomära partiklar som anses vara en av de grundläggande komponenterna i materien. Precis som protonen och andra baryonpartiklar består neutronen av tre kvarker; i själva verket har neutronen ett magnetiskt dipolmoment - dvs den beter sig som en minutmagnet på sätt som antyder att den är en enhet av rörliga elektriska laddningar.