Hanavesi 

Neutronivaraus ja atomimassa. Sanan neutroni merkitys

Venäjän kielen selittävä sanakirja. D.N. Ushakov

neutroni

neutroni, m. (latinasta neutrum, s. ei toinen eikä toinen) (fyysinen. uusi). Atomin ytimeen tuleva materiaalihiukkanen, jossa ei ole sähkövarausta, on sähköisesti neutraali.

Venäjän kielen selittävä sanakirja. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova.

neutroni

A, m. (erityinen). Sähköisesti neutraali alkuainehiukkanen, jonka massa on melkein sama kuin protonilla.

adj. neutroni, th, th.

Uusi venäjän kielen selittävä ja johdantava sanakirja, T. F. Efremova.

neutroni

m. Sähköisesti neutraali alkuainehiukkanen.

Ensyklopedinen sanakirja, 1998

neutroni

NEUTRONI (eng. neutron, lat. neuter - ei toinen eikä toinen) (n) neutraali alkuainehiukkanen, jonka spin on 1/2 ja jonka massa ylittää protonin massan 2,5 elektronimassalla; viittaa baryoneihin. Vapaassa tilassa neutroni on epävakaa ja sen elinikä on n. 16 min. Yhdessä protonien kanssa neutroni muodostaa atomiytimiä; neutroni on vakaa ytimissä.

Neutron

(eng. neutroni, lat. neutraali ≈ ei kumpikaan eikä toinen; symboli n), neutraali (ei sähkövarausta) alkuainehiukkanen, jonka spin on 1/2 (Planckin vakion yksiköissä) ja jonka massa ylittää hieman massan protonista. Kaikki atomiytimet on rakennettu protoneista ja typestä. N:n magneettinen momentti on suunnilleen yhtä suuri kuin kaksi ydinmagnetonia ja on negatiivinen, eli se on suunnattu vastapäätä mekaanista spin-kulmamomenttia. N. kuuluvat voimakkaasti vuorovaikutteisten hiukkasten (hadronien) luokkaan ja ne sisältyvät baryonien ryhmään, eli niillä on erityinen sisäinen ominaisuus - baryonin varaus, sama kuin protonilla (p), +

    N. löysi vuonna 1932 englantilainen fyysikko J. Chadwick, joka totesi, että saksalaisten fyysikkojen W. Bothen ja G. Beckerin löytämä läpäisevä säteily, joka syntyy, kun atomiytimiä (erityisesti berylliumia) pommitetaan a-hiukkasilla. , koostuu varautumattomista hiukkasista, joiden massa on lähellä protonimassaa.

    N. ovat stabiileja vain osana stabiileja atomiytimiä. Svobodny N. ≈ epästabiili hiukkanen, joka hajoaa protoniksi, elektroniksi (e-) ja elektroniksi antineutriinoksi:

    H. t:n keskimääräinen käyttöikä » 16 min. Aineessa vapaita neutroneja on vielä vähemmän (tiheissä aineissa yksiköt ≈ satoja mikrosekunteja) johtuen niiden voimakkaasta absorptiosta ytimiin. Siksi vapaita N. syntyy luonnossa tai ilmaantuu laboratoriossa vain ydinreaktioiden seurauksena (katso Neutronilähteet ). Vapaa typpi puolestaan ​​kykenee olemaan vuorovaikutuksessa atomiytimien kanssa raskaimpiin asti; häviäessään typpi aiheuttaa yhden tai toisen ydinreaktion, josta raskaiden ytimien fissio on erityisen tärkeä, sekä typen säteilyn talteenotto, joka joissain tapauksissa johtaa radioaktiivisten isotooppien muodostumiseen. Neutronien suuri tehokkuus ydinreaktioiden toteuttamisessa, erittäin hitaiden neutronien vuorovaikutuksen ainutlaatuisuus aineen kanssa (resonanssivaikutukset, diffraktiosironta kiteissä jne.) tekevät neutroneista poikkeuksellisen tärkeän tutkimusvälineen ydinfysiikan ja kiinteän olomuodon fysiikan alalla. Käytännön sovelluksissa N. on avainasemassa ydinvoimateollisuudessa, transuraanialkuaineiden ja radioaktiivisten isotooppien tuotannossa (keinotekoinen radioaktiivisuus), ja niitä käytetään myös laajasti kemiallisessa analyysissä (aktivaatioanalyysi) ja geologinen tutkimus(neutronien kirjaaminen).

    N:n energiasta riippuen niiden ehdollinen luokitus hyväksytään: ultrakylmä N. (10-7 eV asti), erittäin kylmä (10-7≈10-4 eV), kylmä (10-4≈5 × 10-3). eV), lämpö (5 × 10-3≈0,5 eV), resonanssi (0,5≈104 eV), keskitaso (104≈105 eV), nopea (105≈108 eV), korkeaenerginen (108≈1010 eV) ja suhteellinen (³ 1010 eV); Kaikkia neutroneja, joiden energia on enintään 105 eV, yhdistää yleinen nimitys hitaat neutronit.

    ══Katso neutronien rekisteröintimenetelmistä Neutroninilmaisimet.

    Neutronien tärkeimmät ominaisuudet

    Paino. Tarkimmin määritetty määrä on neutronin ja protonin välinen massaero: mn ≈ mр= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, mitattuna eri ydinreaktioiden energiataseella. Vertaamalla tätä määrää protonimassaan, käy ilmi (energiayksiköissä)

    mn = (939,5527 ╠ 0,0052) MeV;

    tämä vastaa mn» 1.6╥10-24g tai mn» 1840 me, missä me ≈ elektronin massa.

    Spin ja tilastot. Arvon 1/2 spin N. vahvistaa suurella määrällä tosiasioita. Spin mitattiin suoraan kokeissa erittäin hitaiden neutronien säteen jakamisesta epätasaisessa magneettikentässä. Yleisessä tapauksessa säteen tulisi jakaa 2J+ 1 erilliseksi säteeksi, missä J ≈ spin H. Kokeessa havaittiin jakautumista 2 säteeseen, mikä tarkoittaa, että J = 1/

    Puolen kokonaisluvun spinin omaavana hiukkasena N. noudattaa Fermi ≈ Dirac -tilastoa (se on fermion); itsenäisesti tämä määritettiin atomiytimien rakennetta koskevien kokeellisten tietojen perusteella (katso Ydinkuoret).

    Neutronin sähkövaraus Q = 0. Q:n suorat mittaukset H-säteen taipumisesta voimakkaassa sähkökentässä osoittavat, että ainakin Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

    Muut neutronikvanttiluvut. N. on ominaisuuksiltaan hyvin lähellä protonia: n:llä ja p:llä on lähes samat massat, sama spin, ja ne pystyvät muuntumaan keskenään esimerkiksi beetahajoamisprosesseissa; ne ilmenevät samalla tavalla vahvan vuorovaikutuksen aiheuttamissa prosesseissa, erityisesti parien p≈p, n≈p ja n≈n välillä vaikuttavat ydinvoimat ovat samat (jos hiukkaset ovat vastaavasti samoissa tiloissa). Tällainen syvä samankaltaisuus mahdollistaa sen, että neutronia ja protonia voidaan pitää yhtenä hiukkasena, nukleonina, joka voi sijaita kahdessa eri osavaltiot, jonka sähkövaraus eroaa Q. Nukleoni, joka on tilassa, jossa Q = + 1, on protoni, jonka Q = 0 ≈ N. Sen mukaisesti nukleonille on annettu (analogisesti tavallisen spinin kanssa) jokin sisäinen ominaisuus ≈ isotoninen spin I, yhtä suuri kuin 1/2, "projektio", joka voi ottaa (kvanttimekaniikan yleisten sääntöjen mukaan) 2I + 1 = 2 arvoa: + 1/2 ja ≈1/2. Siten n ja p muodostavat isotooppisen dupletin (katso Isotooppinen invarianssi): tilassa oleva nukleoni, jossa isotooppispin projektio kvantisointiakselille + 1/2 on protoni ja projektiolla ≈1/2 ≈ H. Isotooppisen dupletin komponentteina N.:lla ja protonilla on perushiukkasten nykyisen systematiikan mukaan samat kvanttiluvut: baryonin varaus B = + 1, leptonin varaus L = 0, omituisuus S = 0 ja positiivinen sisäinen pariteetti. Nukleonien isotooppinen dupletti on osa laajempaa "samankaltaisten" hiukkasten ryhmää ≈ niin kutsuttu baryonioktetti, jonka J = 1/2, B = 1 ja positiivinen sisäinen pariteetti; n:n ja p:n lisäksi tähän ryhmään kuuluvat L-, S╠-, S0-, X
    --, X0 - hyperonit, jotka eroavat n:stä ja p:stä omituisuudessa (katso Alkuainepartikkelit).

    Neutronin magneettinen dipolimomentti, Ydinmagneettiresonanssikokeiden perusteella määritetty on:

    mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) me,

    missä mn = 5,05 × 10-24 erg/gs ≈ ydinmagnetoni. Hiukkasen, jonka spin on 1/2 ja jota kuvaa Dirac-yhtälö, magneettisen momentin on oltava yhtä magnetoni, jos se on varautunut, ja nolla, jos se ei ole varautunut. Magneettisen momentin läsnäolo N:ssä sekä protonin magneettisen momentin poikkeava arvo (mp = 2,79 mya) osoittaa, että näillä hiukkasilla on monimutkainen sisäinen rakenne, toisin sanoen niiden sisällä on sähkövirtoja, jotka Luo ylimääräinen "poikkeava" protonin magneettinen momentti on 1.79my ja suunnilleen yhtä suuri kuin magneettimomentti H. (≈1.9my) (≈1.9my) (ks. alla).

    Sähköinen dipolimomentti. Teoreettisesta näkökulmasta minkä tahansa alkuainehiukkasen sähköisen dipolimomentin d on oltava nolla, jos alkuainehiukkasten vuorovaikutukset ovat invariantteja ajan käänteisyyden suhteen (T-invarianssi). Sähköisen dipolimomentin etsiminen alkeishiukkasista on yksi tämän teorian perusasennon kokeista, ja kaikista alkuainehiukkasista N. on sopivin hiukkanen tällaisille hauille. Kokeet käyttäen magneettiresonanssimenetelmää kylmän N.:n säteellä osoittivat, että dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

    Neutronien vuorovaikutus

    N. osallistua kaikkiin tunnettuihin alkuainehiukkasten vuorovaikutuksiin - vahvoihin, sähkömagneettisiin, heikkoihin ja gravitaatioihin.

    Voimakas neutronien vuorovaikutus. N. ja protoni osallistuvat vahvoihin vuorovaikutuksiin yksittäisen nukleonien isotooppisen dupletin komponentteina. Vahvojen vuorovaikutusten isotooppinen invarianssi johtaa tiettyyn suhteeseen erilaisten H.:tä ja protonia sisältävien prosessien ominaisuuksien välillä, esimerkiksi p:n teholliset poikkileikkaukset
    --mesonit N:llä ovat yhtä suuret, koska järjestelmillä p + p ja p-n on sama isotooppinen spin I = 3/2 ja ne eroavat vain isotooppisen spinin I3 projektion arvoista (I3 = + 3/2 ensimmäisessä ja I3 = ≈ 3/2 toisessa tapauksessa), sirontapoikkileikkaukset K+:lle protonilla ja K╟:lle H:lla ovat samat ja niin edelleen. Tällaisten suhteiden pätevyys on varmistettu kokeellisesti useissa kokeissa korkeaenergisilla kiihdyttimillä. [Koska N:stä koostuvia kohteita ei ole, tiedot erilaisten epästabiilien hiukkasten vuorovaikutuksesta N:n kanssa saadaan pääasiassa kokeista, jotka koskevat näiden hiukkasten sirontaa deuteronilla (d) ≈ ​​yksinkertaisin N:tä sisältävä ydin. ]

    Matalilla energioilla neutronien ja protonien todelliset vuorovaikutukset varautuneiden hiukkasten ja atomiytimien kanssa vaihtelevat suuresti protonissa olevan sähkövarauksen vuoksi, mikä määrää pitkän kantaman Coulombin voimien olemassaolon protonin ja muiden varautuneiden hiukkasten välillä. etäisyydet, joilla lyhyen kantaman ydinvoimat käytännössä puuttuvat. Jos protonin törmäysenergia protonin tai atomiytimen kanssa on alle Coulombin esteen korkeuden (joka raskailla ytimillä on noin 15 MeV), protonin sironta tapahtuu pääasiassa sähköstaattisen hylkimisvoimien vuoksi, jotka eivät anna hiukkasten lähestyä ydinvoimien vaikutussäteen suuruusluokkaa olevia etäisyyksiä. N:n sähkövarauksen puute mahdollistaa sen tunkeutumisen atomien elektronikuorten läpi ja lähestyä vapaasti atomiytimiä. Juuri tämä määrittää suhteellisen pienienergisten neutronien ainutlaatuisen kyvyn saada aikaan erilaisia ​​ydinreaktioita, mukaan lukien raskaiden ytimien fissioreaktio. Neutronien ja ytimien vuorovaikutuksen tutkimusmenetelmiä ja -tuloksia varten katso artikkelit Hitaat neutronit, Neutronispektroskopia, Atomifission ytimet, Hitaiden neutronien sironta protoneilla jopa 15 MeV:n energioissa on pallosymmetrinen keskuksen järjestelmässä. inertia. Tämä osoittaa, että sironnan määrää vuorovaikutus n ≈ p suhteellisen liikkeen tilassa kiertoradan kulmamomentilla l = 0 (ns. S-aalto). Sironta S-tilassa on spesifisesti kvanttimekaaninen ilmiö, jolla ei ole analogia klassisessa mekaniikassa. Se hallitsee sirontaa muissa tiloissa, kun de Broglien aallonpituus H.

    suuruusluokkaa tai suurempi kuin ydinvoimien vaikutussäde (≈ Planckin vakio, v ≈ N:n nopeus). Koska 10 MeV:n energialla aallonpituus H.

    Tämä protonien neutronien sironnan ominaisuus tällaisilla energioilla antaa suoraan tietoa ydinvoimien vaikutussäteen suuruusluokista. Teoreettinen tarkastelu osoittaa, että sironta S-tilassa riippuu heikosti vuorovaikutuspotentiaalin yksityiskohtaisesta muodosta ja sitä kuvaavat hyvällä tarkkuudella kaksi parametria: tehollinen potentiaalisäde r ja ns. sirontapituus a. Itse asiassa sironnan n ≈ p kuvaamiseksi parametrien lukumäärä on kaksi kertaa suurempi, koska järjestelmä np voi olla kahdessa tilassa, joilla on erilaiset kokonaisspin arvot: J = 1 (triplettitila) ja J = 0 (yksittäinen tila). Kokemus osoittaa, että protonin aiheuttaman N:n sironnan pituudet ja teholliset vuorovaikutussäteet singletti- ja triplettitilassa ovat erilaisia, eli ydinvoimat riippuvat hiukkasten kokonaisspinistä.Kokeista seuraa myös, että sidottu tila järjestelmän np (deuteriumydin) voi olla olemassa vain kun kokonaisspin on 1, kun taas singlettitilassa ydinvoimien suuruus ei riitä sidotun tilan H muodostumiseen. ≈ protoni. Ydinsironnan pituus singlettitilassa, joka on määritetty protonien protonien sironnan kokeista (kaksi S-tilassa olevaa protonia voi Paulin periaatteen mukaan olla vain tilassa, jossa kokonaisspin on nolla), on yhtä suuri kuin sirontapituus n≈p singlettitilassa. Tämä on yhdenmukainen vahvojen vuorovaikutusten isotooppisen invarianssin kanssa. Sidotun järjestelmän pr puuttuminen singlettitilassa ja ydinvoimien isotooppinen invarianssi johtavat siihen johtopäätökseen, että kahden neutronin ≈ ns. bineutronin sidottua järjestelmää ei voi olla olemassa (samalla tavalla kuin protoneilla, kahden neutronin S-tilassa täytyy olla kokonaispyöräytys on nolla). Suoria kokeita sironnasta n≈n ei tehty neutronikohteiden puuttumisen vuoksi, mutta epäsuora data (ytimien ominaisuudet) ja suorempi ≈ reaktioiden tutkimus 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n + g ≈ ovat yhtäpitäviä isotooppiinvarianssin ydinvoimien ja bineutronin puuttumisen hypoteesin kanssa. [Jos olisi bineutroni, niin näissä reaktioissa piikit havaittaisiin tarkasti määritellyillä energioilla a-hiukkasten (4He-ytimien) ja vastaavasti g-kvanttien energiajakaumissa.] Vaikka ydinvuorovaikutus singlettitilassa ei ole riittävän vahva muodostamaan bineutronin, tämä ei poista mahdollisuutta muodostua sidottu järjestelmä, joka koostuu suuresta määrästä neutroniytimiä yksinään. Tämä kysymys vaatii lisää teoreettista ja kokeellista tutkimusta. Yritykset löytää kokeellisesti kolmen tai neljän ytimen ytimiä, samoin kuin ytimiä 4H, 5H ja 6H, eivät ole vielä tuottaneet tulosta. positiivinen tulos, Huolimatta johdonmukaisen vahvan vuorovaikutuksen teorian puuttumisesta, useiden olemassa olevien ideoiden perusteella on mahdollista ymmärtää laadullisesti joitain vahvojen vuorovaikutusten säännönmukaisuuksia ja H:n rakennetta. Näiden ideoiden mukaan vahva vuorovaikutus H:n välillä. ja muut hadronit (esimerkiksi protoni) syntyvät virtuaalisten hadronien (katso Virtuaalihiukkaset) ≈ p-mesonit, r-mesonit jne. vaihdon kautta. Tällainen vuorovaikutusmalli selittää ydinvoimien lyhyen kantaman luonteen, säteen joista määräytyy kevyimmän hadronin ≈ p-mesonin Compton-aallonpituudella (vastaa 1,4 × 10-13 cm). Samalla se viittaa mahdollisuuteen N.:n virtuaalisesta muuttumisesta muiksi hadroneiksi, esimerkiksi p-mesonin emissio- ja absorptioprosessiin: n ╝ p + p- ╝ n. Kokemuksesta tiedettyjen voimakkaiden vuorovaikutusten intensiteetti on sellainen, että N:n täytyy viettää suurin osa ajastaan ​​sellaisissa "hajaantuneissa" tiloissa ollessaan ikään kuin virtuaalisten p-mesonien ja muiden hadronien "pilvessä". Tämä johtaa sähkövarauksen ja magneettisen momentin avaruudelliseen jakautumiseen N:n sisällä, jonka fyysiset mitat määräytyvät virtuaalihiukkasten "pilven" mittojen mukaan (katso myös muototekijä). Erityisesti osoittautuu mahdolliseksi tulkita kvalitatiivisesti edellä mainittu likimääräinen yhtäläisyys neutronin ja protonin poikkeavien magneettisten momenttien absoluuttisessa arvossa, jos oletetaan, että neutronin magneettinen momentti syntyy neutronin kiertoradalla. ladattu s
    --mesonit, jotka emittoivat virtuaalisesti prosessissa n ╝ p + p- ╝ n, ja protonin poikkeava magneettinen momentti ≈ prosessin p ╝ + p+ ╝ p luoman p+-mesonien virtuaalisen pilven kiertoradalla.

    Neutronien sähkömagneettiset vuorovaikutukset. N:n sähkömagneettiset ominaisuudet määräytyvät siinä olevan magneettisen momentin sekä N:n sisällä olevien positiivisten ja negatiivisten varausten ja virtojen jakautumisen perusteella. Kaikki nämä ominaisuudet, kuten edellisestä seuraa, liittyvät N:n osallistumiseen vahvaan vuorovaikutukseen, joka määrää sen rakenteen. N:n magneettinen momentti määrää N:n käyttäytymisen ulkoisissa sähkömagneettisissa kentissä: N.-säteen halkeaminen epähomogeenisessa magneettikentässä, N. spin.kvantan precessio (mesonien valokuvatuotanto). Neutronien sähkömagneettiset vuorovaikutukset atomien ja atomiytimien elektronikuorten kanssa johtavat useisiin ilmiöihin, jotka ovat tärkeitä aineen rakenteen tutkimisen kannalta. N:n magneettisen momentin vuorovaikutus magneettisten momenttien kanssa elektronikuoret atomit ilmenevät merkittävästi N:lle, jonka aallonpituus on suuruusluokkaa tai suurempi kuin atomimitat (energia 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).

    N:n magneettisen momentin vuorovaikutus ytimen sähkökentän kanssa aiheuttaa N:n spesifisen sironnan, jonka ensimmäisenä ilmaisi amerikkalainen fyysikko J. Schwinger ja jota kutsuttiin siksi nimellä "Schwinger". Tämän sironnan kokonaispoikkileikkaus on pieni, mutta pienissä kulmissa (~ 3╟) siitä tulee verrattavissa ydinsironnan poikkileikkaukseen; Tällaisiin kulmiin hajallaan olevat N. ovat erittäin polarisoituneita.

    N. ≈ elektronin (n≈e) vuorovaikutus, joka ei liity elektronin sisäiseen tai kiertoradan liikemäärään, pelkistyy pääasiassa N.:n magneettisen momentin vuorovaikutukseen elektronin sähkökentän kanssa. Toinen, ilmeisesti pienempi vaikutus (n≈e) vuorovaikutukseen voi johtua sähkövarausten ja virtojen jakautumisesta H:n sisällä. Vaikka (n≈e) vuorovaikutus on hyvin pieni, se on havaittu useissa kokeissa.

    Heikko neutronivuorovaikutus ilmenee prosesseissa, kuten N:n hajoamisessa:

    elektronin antineutrinon sieppaus protonilla:

    ja myonineutrino (nm) neutronilla: nm + n ╝ p + m-, myonien ydinsieppaus: m- + p ╝ n + nm, outojen hiukkasten hajoaminen, esim. L ╝ p╟ + n jne.

    Neutronin gravitaatiovuorovaikutus. N. on ainoa perushiukkanen, jolla on lepomassa, jolla on suoraan havaittu gravitaatiovuorovaikutus, eli hyvin kollimoidun kylmän N.-säteen kaarevuus maan gravitaatiokentässä. N., kokeellisen tarkkuuden rajoissa, on sama kuin makroskooppisten kappaleiden painovoimakiihtyvyys.

    Neutronit maailmankaikkeudessa ja maapallon lähiavaruudessa

    Kysymys neutronien määrästä universumissa sen laajenemisen alkuvaiheessa on tärkeä rooli kosmologiassa. Kuuman maailmankaikkeuden mallin (ks. Kosmologia) mukaan merkittävä osa alun perin olemassa olevista vapaista neutroneista ehtii hajota laajentuessaan. Protonien vangitseman neutronin osan pitäisi lopulta johtaa noin 30 %:iin He-ytimistä ja 70 %:iin protoneista. He:n prosentuaalisen koostumuksen kokeellinen määritys maailmankaikkeudessa on yksi kuuman universumimallin kriittisistä testeistä.

    Tähtien evoluutio johtaa joissakin tapauksissa neutronitähtien muodostumiseen, joihin kuuluvat erityisesti niin sanotut pulsarit.

    Kosmisen säteen pääkomponentissa neutroneja puuttuu niiden epävakauden vuoksi. Kosmisen säteen hiukkasten vuorovaikutus maan ilmakehän atomiytimien kanssa johtaa kuitenkin neutronien syntymiseen ilmakehässä. Näiden N:ien aiheuttama 14N(n, p)14C-reaktio on radioaktiivisen hiilen isotoopin 14C päälähde ilmakehässä, josta se pääsee eläviin organismeihin; Geokronologian radiohiilimenetelmä perustuu orgaanisten jäänteiden 14C-pitoisuuden määrittämiseen. Ilmakehästä ulkoavaruuteen leviävien hitaiden neutronien hajoaminen on yksi tärkeimmistä elektronien lähteistä, jotka täyttävät Maan säteilyvyöhykkeen sisäalueen.

    Uraaniytimien pommitukset neutroneja berylliumsauva vei paljon enemmän energiaa kuin mitä se vapautui primäärifission aikana.

    Siksi reaktorin toiminnan kannalta oli välttämätöntä, että jokainen atomi jakautuu neutroneja

    Siksi reaktorin toiminnan kannalta oli välttämätöntä, että jokainen atomi jakautuu neutroneja berylliumsauva puolestaan ​​aiheutti muiden atomien halkeamisen.

    hyvä lähde neutroneja oli kohtuuhintaista huonollekin laboratoriolle: vähän radiumia ja muutama gramma berylliumjauhetta.

    Sama määrä voitaisiin saada syklotronissa kahdessa päivässä, jos yhtä käytettäisiin neutroneja, jonka kiihdytetyt deuteronit syrjäyttivät berylliumkohteesta.

    Sitten oli mahdollista osoittaa, että berylliumsäteily koostuu itse asiassa gammasäteistä ja vuosta neutroneja.

    Näet, alkuperäinen virtaus neutroneja tulee olemaan yksinkertainen pallomainen laajeneminen primääriräjähdyksestä, mutta beryllium vangitsee sen, "Fromm selitti seisoessaan Quatin vieressä.

    Helvetti, akasha, alkoholismi, enkeli, antimateria, antigravitaatio, antifotoni, astenia, astrologia, atomi, Harmageddon, aura, autogeeninen koulutus, delirium tremens, unettomuus, intohimottomuus, Jumala, jumalallinen, jumalallinen tapa, buddhalaisuus, buddhi, tulevaisuus, maailmankaikkeuden tulevaisuus, tulevaisuus aurinkokunta, tyhjiö, Suuri lupaus, aine, virtuaalinen, vaikutus kohtaloon, maan ulkopuolinen sivilisaatio, universumi, globaali tulva, inkarnaatio, aika, korkeampi mieli, korkeampi tieto, galaksi, geologiset ajanjaksot, Hermes Trismegistus, hyperon, hypnoosi, aivot, horoskooppi, gravitaatioaallot , painovoima, guna, tao, kaksois-, depersonalisaatio, massavika, demoni, zen-buddhalaisuus, hyvä paha, DNA, muinainen tieto, mantereen ajautuminen, henki, sielu, dhyana, paholainen, yhtenäisen kentän teoria, elämä, mielisairaus, sukupolven elämä, tähti, maallinen elämä, tulevaisuuden tieto, tieto, zombit, zombistuminen, kohtalon muutos, muuttuneet tajunnantilat, aineen mittaus, smaragditaulu, immuunijärjestelmää, vaisto, äly, intuitio, kevyt taivutus, on

    Boorikarbiditankoon, erittäin imukykyinen neutroneja, ripustettiin 4,5 m pitkä grafiittisyrjäin.

    Näiden pilarien korvaaminen grafiittisyrjäyttimellä, joka imee vähemmän neutroneja ja luo paikallisen reaktorin.

    Pienin koko Luonnonkappaleen elävän inertin luonnonkappaleen pienin koko määräytyy hajoamisen määrään hengitys, aine-energia - atomi, pääosin kaasuelektroni, korpuskkeli, atomien biogeeninen kulkeutuminen neutroni jne.

    Ajatus pitkäikäisestä yhdisteytimestä antoi Bohrin ennakoida sen jopa hyvin hitaasti neutroneja.

    Niiden välinen rakenteellinen ero pienenee niihin sisältyvien protonien lukumäärään, neutroneja, mesoneja ja elektroneja, mutta jokainen uusi protoni-elektroni-parin lisäys järjestelmään muuttaa jyrkästi koko aggregaattiyksikön toiminnallisia ominaisuuksia kokonaisuutena ja tämä on selvä vahvistus fnl-luvun säätelylle.

    RBMK-1000 reaktori on kanavatyyppinen reaktori, moderaattori neutroneja- grafiitti, jäähdytysneste - tavallinen vesi.

Mikä on neutroni? Tämä kysymys herää useimmiten ihmisille, jotka eivät ole mukana ydinfysiikassa, koska siinä oleva neutroni ymmärretään alkuainehiukkaseksi, jolla ei ole sähkövarausta ja jonka massa on 1838,4 kertaa suurempi kuin elektronisen. Yhdessä protonin kanssa, jonka massa on hieman pienempi kuin neutronin massa, se on atomiytimen "tiili". Alkuainehiukkasfysiikassa neutronia ja protonia pidetään yhden hiukkasen - nukleonin - kahdena eri muotona.

Neutroni on läsnä kunkin atomiytimien koostumuksessa kemiallinen alkuaine, ainoa poikkeus on vetyatomi, jonka ydin on yksi protoni. Mikä on neutroni, mikä sen rakenne on? Vaikka sitä kutsutaan ytimen perus "tiiliksi", sillä on silti oma sisäinen rakenne. Erityisesti se kuuluu baryonien perheeseen ja koostuu kolmesta kvarkista, joista kaksi on alastyypin kvarkkeja ja yksi up-tyyppisiä. Kaikilla kvarkeilla on murto-osainen sähkövaraus: ylempi on positiivisesti varautunut (+2/3 elektronivarauksesta) ja alin negatiivisesti varautunut (-1/3 elektronin varauksesta). Tästä syystä neutronilla ei ole sähkövarausta, koska sen muodostavat kvarkit yksinkertaisesti kompensoivat sen. Neutronin magneettinen momentti ei kuitenkaan ole nolla.

Neutronin koostumuksessa, jonka määritelmä annettiin yllä, jokainen kvarkki on yhdistetty muihin gluonikentän avulla. Gluon on hiukkanen, joka on vastuussa ydinvoimien muodostumisesta.

Ydinfysiikassa kilogrammoina ja atomimassayksiköinä ilmaistun massan lisäksi hiukkasen massa kuvataan myös GeV:nä (gigaelektronivolteina). Tämä tuli mahdolliseksi sen jälkeen, kun Einstein löysi kuuluisan yhtälönsä E=mc 2 , joka yhdistää energian massaan. Mikä on neutroni GeV:ssä? Tämä on arvo 0,0009396, joka on hieman suurempi kuin protonin arvo (0,0009383).

Neutroni- ja atomiytimien stabiilius

Neutronien läsnäolo atomiytimissä on erittäin tärkeää niiden stabiiliudelle ja itse atomirakenteen ja aineen olemassaolon mahdollisuudelle. Tosiasia on, että protoneilla, jotka myös muodostavat atomiytimen, on positiivinen varaus. Ja heidän lähestymistapansa lähietäisyyksiin vaatii valtavien energioiden kuluttamista Coulombin sähköisen hylkimisen vuoksi. Neutronien ja protonien välillä vaikuttavat ydinvoimat ovat 2-3 suuruusluokkaa vahvemmat kuin Coulombin voimat. Siksi ne pystyvät pitämään positiivisesti varautuneita hiukkasia lähietäisyyksillä. Ydinvuorovaikutukset ovat lyhyen kantaman ja ilmenevät vain ytimen koon sisällä.

Neutronikaavaa käytetään niiden lukumäärän selvittämiseen ytimessä. Se näyttää tältä: neutronien lukumäärä = alkuaineen atomimassa - atominumero jaksollisessa taulukossa.

Vapaa neutroni on epävakaa hiukkanen. Sen keskimääräinen käyttöikä on 15 minuuttia, minkä jälkeen se hajoaa kolmeen hiukkaseen:

  • elektroni;
  • protoni;
  • antineutrino.

Edellytykset neutronin löytämiselle

Neutronin teoreettista olemassaoloa fysiikassa ehdotti jo vuonna 1920 Ernest Rutherford, joka yritti selittää tällä tavalla, miksi atomiytimet eivät hajoa protonien sähkömagneettisen hylkimisen vuoksi.

Jo aikaisemmin, vuonna 1909 Saksassa, Bothe ja Becker totesivat, että jos kevyitä alkuaineita, kuten berylliumia, booria tai litiumia, säteilytetään poloniumista peräisin olevilla korkeaenergisilla alfahiukkasilla, muodostuu säteilyä, joka läpäisee minkä tahansa paksuuden eri materiaalit. He olettivat sen olevan gammasäteilyä, mutta millään sellaisella tuolloin tunnetulla säteilyllä ei ollut niin suurta läpäisykykyä. Bothen ja Beckerin kokeita ei ole tulkittu oikein.

Neutronin löytö

Englantilainen fyysikko James Chadwick havaitsi neutronin olemassaolon vuonna 1932. Hän tutki berylliumin radioaktiivista säteilyä, suoritti sarjan kokeita saadakseen tuloksia, jotka eivät olleet yhtäpitäviä fysikaalisten kaavojen ennusteiden kanssa: radioaktiivisen säteilyn energia ylitti huomattavasti teoreettiset arvot, ja myös liikemäärän säilymislakia rikottiin. Siksi oli tarpeen hyväksyä yksi hypoteeseista:

  1. Tai kulmaliikemäärä ei säily ydinprosesseissa.
  2. Tai radioaktiivinen säteily koostuu hiukkasista.

Tiedemies hylkäsi ensimmäisen oletuksen, koska se on ristiriidassa fysikaalisten peruslakien kanssa, joten hän hyväksyi toisen hypoteesin. Chadwick osoitti, että hänen kokeissaan säteily muodostui nollavaraisista hiukkasista, joilla on vahva läpäisykyky. Lisäksi hän pystyi mittaamaan näiden hiukkasten massan ja totesi, että se on hieman suurempi kuin protoni.

Hitaat ja nopeat neutronit

Riippuen neutronin energiasta, sitä kutsutaan hitaaksi (suuruusluokkaa 0,01 MeV) tai nopeaksi (suuruusluokkaa 1 MeV). Tällainen luokittelu on tärkeä, koska osa sen ominaisuuksista riippuu neutronin nopeudesta. Erityisesti nopeat neutronit vangitsevat hyvin ytimet, mikä johtaa niiden isotooppien muodostumiseen ja aiheuttaa niiden fission. Hitaat neutronit vangitsevat huonosti lähes kaikkien materiaalien ytimet, joten ne voivat kulkea helposti paksujen ainekerrosten läpi.

Neutronin rooli uraaniytimen fissiossa

Jos kysyt itseltäsi, mikä neutroni on ydinenergiassa, voimme sanoa varmuudella, että tämä on keino indusoida uraaniytimen fissioprosessi, johon liittyy suuren energian vapautuminen. Tämä fissioreaktio tuottaa myös erinopeuksisia neutroneja. Syntyneet neutronit puolestaan ​​indusoivat muiden uraaniytimien hajoamista ja reaktio etenee ketjumaisesti.

Jos uraanin fissioreaktio on hallitsematon, tämä johtaa reaktiotilavuuden räjähdykseen. Tämä vaikutus käytetään ydinpommeissa. Uraanin hallittu fissioreaktio on energianlähde ydinvoimaloissa.

Neutroni on neutraali hiukkanen, joka kuuluu hadronien luokkaan. Löysi vuonna 1932 englantilainen fyysikko J. Chadwick. Yhdessä protonien kanssa neutronit ovat osa atomiytimiä. Neutronin sähkövaraus on nolla. Tämän vahvistavat suorat mittaukset neutronisäteen taipumisesta voimakkaissa sähkökentissä, jotka osoittivat, että (tässä on alkeissähkövaraus, eli elektronivarauksen itseisarvo). Epäsuorat tiedot antavat arvion. Neutronin spin on 1/2. Hadronina, jolla on puolikokonaisluku spin, se kuuluu baryonien ryhmään (katso Protoni). Jokaisessa baryonissa on antihiukkanen; Antineutroni löydettiin vuonna 1956 kokeissa, jotka koskivat ytimien antiprotonien sirontaa. Antineutroni eroaa neutronista baryonivarauksen merkillä; neutronilla, kuten protonilla, on baryonivaraus.

Kuten protoni ja muut hadronit, neutroni ei ole todellinen alkuainehiukkanen: se koostuu yhdestä sähkövarauksellisesta m-kvarkista ja kahdesta varautuneesta kvarkista, jotka on yhdistetty toisiinsa gluonikentällä (katso Alkuainehiukkaset, Kvarkit, Vahvat vuorovaikutukset ).

Neutronit ovat stabiileja vain stabiileissa atomiytimissä. Vapaa neutroni on epästabiili hiukkanen, joka hajoaa protoniksi, elektroniksi ja elektroniantineutriinoksi (katso Beta-hajoaminen):. Neutronin elinikä on s eli noin 15 min. Neutroneita on vapaassa muodossa aineessa vielä vähemmän, koska niiden ydin on voimakasta absorptiota. Siksi niitä syntyy luonnossa tai niitä saadaan laboratoriossa vain ydinreaktioiden seurauksena.

Erilaisten ydinreaktioiden energiataseesta määräytyy neutronin ja protonin massojen eron arvo: MeV. Vertaamalla sitä protonin massaan saadaan neutronin massa: MeV; tämä vastaa r, tai , jossa on elektronin massa.

Neutroni osallistuu kaikenlaisiin perustavanlaatuisiin vuorovaikutuksiin (katso Luonnonvoimien yhtenäisyys). Voimakkaat vuorovaikutukset sitovat neutroneja ja protoneja atomiytimissä. Esimerkki heikosta vuorovaikutuksesta - neutronien beeta-hajoaminen - on jo pohdittu täällä. Osallistuuko tämä neutraali hiukkanen sähkömagneettiseen vuorovaikutukseen? Neutronilla on sisäinen rakenne, ja yleisen neutraaliuden tapauksessa siinä on sähkövirtoja, jotka johtavat erityisesti magneettisen momentin ilmaantumiseen neutronissa. Toisin sanoen magneettikentässä neutroni käyttäytyy kuin kompassin neula.

Tämä on vain yksi esimerkki sen sähkömagneettisesta vuorovaikutuksesta.

Neutronin sähköisen dipolimomentin etsiminen herätti suurta mielenkiintoa, jolle saatiin yläraja: . Täällä Neuvostoliiton tiedeakatemian Leningradin ydinfysiikan instituutin tutkijat onnistuivat suorittamaan tehokkaimmat kokeet. Neutronien dipolimomentin etsiminen on tärkeää mikroprosessien ajan käänteisen invarianssin rikkomisen mekanismien ymmärtämiseksi (katso pariteetti).

Neutronien gravitaatiovuorovaikutuksia havaittiin suoraan niiden esiintymisestä Maan gravitaatiokentässä.

Nyt on hyväksytty ehdollinen neutronien luokitus niiden kineettisen energian mukaan: hitaat neutronit eV, niitä on monenlaisia), nopeat neutronit (eV), korkeaenergiset eV). Erittäin mielenkiintoisilla ominaisuuksilla on erittäin hitaita neutroneja (eV), joita kutsutaan ultrakylmiksi. Kävi ilmi, että ultrakylmiä neutroneja voidaan kerääntyä "magneettiloukkuihin" ja jopa niiden spinit voidaan suunnata sinne tiettyyn suuntaan. Erikoiskonfiguraatioiden magneettikenttien avulla ultrakylmät neutronit eristetään absorboivista seinistä ja voivat "elätä" ansassa, kunnes ne hajoavat. Tämä mahdollistaa monet hienovaraiset kokeet neutronien ominaisuuksien tutkimiseksi.

Toinen ultrakylmien neutronien varastointimenetelmä perustuu niiden aaltoominaisuuksiin. Pienellä energialla de Broglien aallonpituus (katso kvanttimekaniikka) on niin suuri, että neutronit heijastuvat aineen ytimistä, aivan kuten valo heijastuu peilistä. Tällaiset neutronit voidaan yksinkertaisesti varastoida suljettuun "pankkiin". Tämän ajatuksen esitti Neuvostoliiton fyysikko Ya. B. Zel'dovich 1950-luvun lopulla, ja ensimmäiset tulokset saatiin Dubnassa Ydintutkimuksen yhteisessä instituutissa lähes vuosikymmentä myöhemmin. Äskettäin Neuvostoliiton tiedemiehet onnistuivat rakentamaan aluksen, jossa ultrakylmät neutronit elävät luonnolliseen hajoamiseensa asti.

Vapaat neutronit voivat olla aktiivisesti vuorovaikutuksessa atomiytimien kanssa aiheuttaen ydinreaktioita. Hitaiden neutronien vuorovaikutuksen seurauksena aineen kanssa voidaan havaita resonanssivaikutuksia, diffraktiosirontaa kiteissä jne. Näiden ominaisuuksien vuoksi neutroneja käytetään laajasti ydinfysiikassa ja kiinteän olomuodon fysiikassa. Niillä on tärkeä rooli ydinenergiassa, transuraanialkuaineiden ja radioaktiivisten isotooppien tuotannossa, käytännön käyttöä kemiallisessa analyysissä ja geologisessa etsinnässä.