Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Нейтрон



План:


Введення

Нейтрон
Символ n ^ {0} \, \!
Маса 939,565378 (21) МеВ [1], 1,674927351 (74) 10 -27 кг [1], 1,00866491600 (43) а.е. м. [1]
Античастинка \ Bar {n} ^ {0} \, \!
Класи ферміони, адрон, Барион, N-Барион, нуклон
Квантові числа
Електричний заряд 0
Спін 1 / 2
Ізотопічний спин 1 / 2
Баріонна число 1
Дивина 0
Чарівність 0
Інші властивості
Час життя 885,7 (8) c
Схема розпаду p ^ + + e ^ - + \ bar {\ nu} _e
Кваркової склад udd

Нейтрон (від лат. Neuter - ні той, ні інший) - елементарна частинка, яка не має електричного заряду. Нейтрон є ферміонів і належить до класу баріонів. Атомні ядра складаються з нейтронів і протонів.

Не слід плутати з нейроном.

1. Відкриття

Відкриття нейтрона ( 1932) належить фізику Дж. Чедвік, за яке він отримав Нобелівську премію з фізики в 1935.

У 1930 р. В. А. Амбарцумян і Д. Д. Іваненко показали, що ядро не може, як вважалося тоді, складатися з протонів і електронів, що електрони, що вилітають з ядра при бета-розпад, народжуються в момент розпаду, і що крім протонів, в ядрі повинні бути присутніми якісь нейтральні частинки. [2] [3]

В 1930 Вальтер Боте і Г. Бекер, які працювали в Німеччині, виявили, що якщо високоенергетичних альфа-частинки, що випускаються полонієм-210, потрапляють на деякі легкі елементи, особливо на берилій або літій, утворюється випромінювання з незвичайно великою проникаючою здатністю. Спочатку вважалося, що це - гамма-випромінювання, але з'ясувалося, що воно має набагато більшу проникаючу здатність, ніж усі відомі гамма-промені, і результати експерименту не можуть бути таким чином інтерпретовані. Важливий внесок зробили в 1932 Ірен і Фредерік Жоліо-Кюрі. Вони показали, що якщо це невідоме випромінювання потрапляє на парафін чи будь-яке інше з'єднання, багате воднем, утворюються протони високих енергій. Саме по собі це нічому не суперечило, але чисельні результати приводили до неузгоджень в теорії. Пізніше в тому ж 1932 році англійський фізик Джеймс Чедвік провів серію експериментів, в яких він показав, що гамма-променева гіпотеза неспроможна. Він припустив, що це випромінювання складається з незаряджених часток з масою, близькою до маси протона, і зробив серію експериментів, які підтвердили цю гіпотезу. Ці незаряджені частинки були названі нейтронами від латинського кореня neutral і звичайного для частинок суфікса on (він). У тому ж 1932 р. Д. Д. Іваненко [4] і потім В. Гейзенберг припустили, що атомне ядро складається з протонів і нейтронів.


2. Основні характеристики

Незважаючи на нульовий електричний заряд, нейтрон не є істинно нейтральною частинкою. Античастицей нейтрона є антинейтрон, який не збігається з самим нейтроном.


3. Будова і розпад

Кваркова структура нейтрона

Вважається надійно встановленим, що нейтрон є зв'язаним станом трьох кварків : одного "верхнього" (u) і двох "нижніх" (d) кварків (Кваркова структура udd). Близькість значень мас протона і нейтрона обумовлена ​​властивістю наближеною ізотопічний інваріантності: в протоні (Кваркова структура uud) один d-кварк замінюється на u-кварк, але оскільки маси цих кварків дуже близькі, така заміна слабо позначається на масі складовою частинки.

Оскільки нейтрон важче протона, то він може розпадатися у вільному стані. Єдиним каналом розпаду, дозволеним законом збереження енергії і законами збереження електричного заряду, баріонів і лептонного квантових чисел, є бета-розпад нейтрона на протон, електрон і електронне антинейтрино (а також, можливо, гамма-квант). Оскільки цей розпад йде з утворенням лептонів і зміною аромату кварків, то він зобов'язаний відбуватися тільки за рахунок слабкої взаємодії. Однак, зважаючи на специфічних властивостей слабкої взаємодії, швидкість цієї реакції аномально мала через вкрай малого енерговиділення (різниці мас початкових і кінцевих частинок). Саме цим пояснюється той факт, що нейтрон є справжнім довгожителем серед елементарних частинок: його час життя, приблизно рівне 15 хвилинам, приблизно в мільярд разів більше часу життя мюона - наступної за нейтроном метастабільній частці за часом життя.

Крім того, різниця мас між протоном і нейтроном близько 1,3 МеВ невелика за мірками ядерної фізики. В результаті, в ядрах нейтрон може знаходитися в більш глибокої потенційної ямі, ніж протон, і тому бета-розпад нейтрона виявляється енергетично невигідним. Це призводить до того, що в ядрах нейтрон може бути стабільним. Більш того, в нейтроно-дефіцитних ядрах відбувається розпад протона в нейтрон (з захопленням орбітального електрона або вильотом позитрона).


4. Інші властивості

Ізоспіни нейтрона і протона однакові (1 / 2), але їх проекції протилежні за знаком. Проекція ізоспіна нейтрона за угодою у фізиці елементарних частинок приймається рівною -1 / 2, в ядерній фізиці +1 / 2 (оскільки в більшості ядер нейтронів більше, ніж протонів, ця угода дозволяє уникати негативних сумарних проекцій ізоспіна).

Нейтрон - єдина з мають масу спокою елементарних частинок, для якої безпосередньо спостерігалося гравітаційна взаємодія - викривлення в полі земного тяжіння траєкторії добре коллімірованний пучка холодних нейтронів. Виміряне гравітаційне прискорення нейтронів в межах точності експерименту збігається з гравітаційним прискоренням макроскопічних тел.

При величезному тиску всередині нейтронної зірки нейтрони можуть деформуватися аж до того, що набувають форму куба [10].


5. Напрями досліджень у фізиці нейтронів

Фундаментальні дослідження

  • можливість існування тетранейтронов та інших пов'язаних станів з одних тільки нейтронів
  • пошук можливих нейтрон-антинейтрони осциляцій
  • пошук електричного дипольного моменту нейтрона
  • вивчення властивостей сильно нейтроно-надлишкових легких ядер

Прикладні дослідження

  • отримання і зберігання холодних нейтронів
  • вплив потоків нейтронів на живі тканини і організми
  • вплив надпотужних потоків нейтронів на властивості матеріалів
  • вивчення поширення нейтронів у різних середовищах
  • вивчення різних типів структури в фізики конденсованих середовищ
  • нейтронно-дифракційний аналіз
  • нейтронно-активаційний аналіз

Примітки

  1. 1 2 3 http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt - physics.nist.gov / cuu / Constants / Table / allascii.txt Fundamental Physical Constants --- Complete Listing
  2. Ambarzumian, V., Iwanenko, D. Les lectrons inobservables et les rayons / / Compt. Rend. Acad Sci. Paris. - 1930. - Т. 190. - С. 582.
  3. VA Ambartsumian - a life in science / / Astrophysics. - 2008. - Т. 51. - С. 280-293. - DOI : 10.1007/s10511-008-9016-6 - dx.doi.org/10.1007/s10511-008-9016-6
  4. Iwanenko, D. The Neutron Hypothesis - web.ihep.su / owa / dbserv / hw.move? s_c = UREY 1932 & m = 1 / / Nature. - 1932. - В. 3265. - Т. 129. - № (28 May 1932). - С. 798. - ISSN 0028-0836 - - DOI : 10.1007/s10511-008-9016-6 - dx.doi.org/10.1007/s10511-008-9016-6
  5. CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV - physics.nist.gov / cgi-bin / cuu / Value? mnc2mev.
  6. CODATA Value: neutron mass in u - physics.nist.gov / cgi-bin / cuu / Value? mnu.
  7. CODATA Value: neutron mass - physics.nist.gov / cgi-bin / cuu / Value? mn.
  8. CODATA Value: neutron-electron mass ratio - physics.nist.gov / cgi-bin / cuu / Value? mnsme.
  9. CODATA Value: neutron magnetic moment to nuclear magneton ratio - physics.nist.gov / cgi-bin / cuu / Value? munsmun.
  10. Felipe J. Llanes-Estrada, Gaspar Moreno Navarro. (2011), "Cubic neutrons", arΧiv : 1108.1859v1 - www.arxiv.org/abs/1108.1859v1 [nucl-th]

Література


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Вільний нейтрон
Нейтрон-захватна терапія
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru