Santechnika 

Neutronų krūvis ir atominė masė. Žodžio neutronas reikšmė

Aiškinamasis rusų kalbos žodynas. D.N. Ušakovas

neutronas

neutronas, m (iš lot. neutrum, liet. nei vienas, nei kitas) (fizinis naujas). Medžiagos dalelė, patenkanti į atomo branduolį, neturinti elektros krūvio, elektra neutrali.

Aiškinamasis rusų kalbos žodynas. S.I.Ožegovas, N.Ju.Švedova.

neutronas

A, m (specialus). Elektriškai neutrali elementarioji dalelė, kurios masė beveik lygi protono masei.

adj. neutronas, -aya, -oh.

Naujas aiškinamasis rusų kalbos žodynas, T. F. Efremova.

neutronas

m. Elektra neutrali elementari dalelė.

Enciklopedinis žodynas, 1998 m

neutronas

NEUTRONAS (angl. neutron, iš lot. neutron – nei vienas, nei kitas) (n) neutrali elementarioji dalelė, kurios sukinys 1/2, o masė viršija protono masę 2,5 elektronų masės; reiškia barionus. Laisvoje būsenoje neutronas yra nestabilus ir jo tarnavimo laikas yra maždaug. 16 min. Kartu su protonais neutronai sudaro atomų branduolius; branduoliuose neutronas yra stabilus.

Neutronas

(anglų k. neutronas, iš lot. neutralus ≈ nei vienas, nei kitas; simbolis n), neutrali (neturinti elektros krūvio) elementarioji dalelė, kurios sukinys yra 1/2 (Planko konstantos vienetais), o masė šiek tiek viršija protonas. Visi atomų branduoliai yra sudaryti iš protonų ir azoto. Magnetono magnetinis momentas lygus maždaug dviem branduoliniams magnetonams ir yra neigiamas, tai yra nukreiptas priešingam mechaniniam, sukimosi, kampiniam impulsui. N. priklauso stipriai sąveikaujančių dalelių (hadronų) klasei ir yra įtrauktos į barionų grupę, tai yra, jie turi ypatingą vidinę charakteristiką ≈ bariono krūvis, lygus protonui (p), +

    N. 1932 m. atrado anglų fizikas J. Chadwickas, kuris nustatė, kad vokiečių fizikų W. Bothe ir G. Becker atrasta skvarbioji spinduliuotė, atsirandanti, kai atomų branduoliai (ypač berilis) yra bombarduojami a-dalelėmis. , susideda iš neįkrautų dalelių, kurių masė yra artima protonų masei.

    N. yra stabilūs tik stabilių atomų branduolių sudėtyje. Laisvasis N. yra nestabili dalelė, kuri skyla į protoną, elektroną (e-) ir elektroninį antineutriną:

    vidutinė gyvavimo trukmė N. t » 16 min. Medžiagoje laisvųjų neutronų yra dar mažiau (tankiose medžiagose, vienetai ≈ šimtai mikrosekundžių) dėl jų stiprios absorbcijos branduoliuose. Todėl laisvieji neutronai atsiranda gamtoje arba gaunami laboratorijoje tik dėl branduolinių reakcijų (žr. Neutronų šaltiniai). Savo ruožtu laisvas azotas gali sąveikauti su atominiais branduoliais, iki pačių sunkiausių; nykstant, N. sukelia vienokią ar kitokią branduolinę reakciją, iš kurios ypač didelę reikšmę turi sunkiųjų branduolių dalijimasis, taip pat N. radiacinis gaudymas, dėl kurio kai kuriais atvejais susidaro radioaktyvūs izotopai. Didelis neutronų efektyvumas vykdant branduolines reakcijas ir unikalus labai lėtų branduolių sąveikos su medžiaga pobūdis (rezonanso efektai, difrakcijos sklaida kristaluose ir kt.) paverčia neutronus itin svarbia branduolinės ir kietojo kūno fizikos tyrimų priemone. Praktikoje neutronai atlieka pagrindinį vaidmenį branduolinėje energetikoje, transurano elementų ir radioaktyviųjų izotopų gamyboje (dirbtinis radioaktyvumas), taip pat plačiai naudojami cheminėje analizėje (aktyvacijos analizė) ir geologiniai tyrinėjimai(neutronų registravimas).

    Priklausomai nuo neutronų energijos, buvo priimta įprastinė klasifikacija: itin šalti neutronai (iki 10-7 eV), labai šalti (10-7≈10-4 eV), šalti (10-4≈5×10-3 eV). ), šiluminis (5 × 10-3≈0,5 eV), rezonansinis (0,5≈104 eV), tarpinis (104≈105 eV), greitas (105≈108 eV), didelės energijos (108≈1010 eV) ir reliatyvus ( ³ 1010 eV); Visi neutronai, kurių energija yra iki 105 eV, bendrai vadinami lėtaisiais neutronais.

    ══Neutronų registravimo metodus žr. Neutronų detektoriai.

    Pagrindinės neutronų savybės

    Svoris. Tiksliausiai nustatyta reikšmė yra skirtumas tarp branduolių ir protono masių: mn ≈ mр= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, matuojamas pagal įvairių branduolinių reakcijų energijos balansą. Palyginę šį kiekį su protono mase, gauname (energijos vienetais)

    mn = (939,5527 ╠ 0,0052) MeV;

    tai atitinka mn" 1.6╥10-24g, arba mn" 1840 mе, kur mе ≈ elektronų masė.

    Sukimas ir statistika. 1/2 reikšmę sukimui N patvirtina daugybė faktų. Sukimasis buvo tiesiogiai matuojamas atliekant eksperimentus suskaidant labai lėtų neutronų pluoštą nevienodame magnetiniame lauke. Bendru atveju pluoštas turėtų suskaidyti į 2J+ 1 atskirus pluoštus, kur J ≈ sukinys H. Eksperimente buvo pastebėtas skilimas į 2 pluoštus, o tai reiškia, kad J = 1/

    Kaip dalelė su pusės sveikojo skaičiaus sukiniu, N. paklūsta Fermi ≈ Dirako statistikai (tai fermionas); Tai buvo nepriklausomai nustatyta remiantis eksperimentiniais duomenimis apie atomų branduolių struktūrą (žr. Branduoliniai apvalkalai).

    Elektrinis neutrono krūvis Q = 0. Tiesioginiai Q matavimai nuo N pluošto įlinkio stipriame elektriniame lauke rodo, kad bent Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

    Kiti neutronų kvantiniai skaičiai. Savo savybėmis azotas yra labai artimas protonui: n ir p beveik vienodos masės, vienodo sukinio ir gali tarpusavyje transformuotis vienas į kitą, pavyzdžiui, beta skilimo procesuose; jie taip pat pasireiškia stiprios sąveikos sukeltuose procesuose, ypač branduolinės jėgos, veikiančios tarp porų p≈p, n≈p ir n≈n, yra vienodos (jei dalelės yra atitinkamai tose pačiose būsenose). Toks gilus panašumas leidžia neutroną ir protoną laikyti viena dalele ≈ nukleonu, kuris gali būti dviejuose skirtingos valstybės, skiriasi elektriniu krūviu Q. Nukleonas būsenoje, kai Q = + 1 yra protonas, kai Q = 0 ≈ H. Atitinkamai, nukleonui (pagal analogiją su paprastu sukimu) priskiriama tam tikra vidinė charakteristika ≈ izotoninis sukinys I, lygus 1/2, „projekcija » kuri gali turėti (pagal bendrąsias kvantinės mechanikos taisykles) 2I + 1 = 2 reikšmes: + 1/2 ir ≈1/2. Taigi, n ir p sudaro izotopinį dubletą (žr. Izotopų invarianciją): nukleonas, esantis tokioje būsenoje, kai izotopinio sukinio projekcija kvantavimo ašyje + 1/2 yra protonas, o projekcija ≈1/2 ≈ H. Kaip izotopinio dubleto komponentai, N ir protonas, remiantis šiuolaikine elementariųjų dalelių sistematika, turi tuos pačius kvantinius skaičius: bariono krūvis B = + 1, leptono krūvis L = 0, keistumas S = 0 ir teigiamas vidinis paritetas. Nukleonų izotopinis dubletas yra platesnės „panašių“ dalelių grupės dalis ≈ vadinamasis barionų oktetas, kurio J = 1/2, B = 1 ir teigiamas vidinis paritetas; be n ir p, į šią grupę įeina L-, S╠-, S0-, X
    --, X0-hiperonai, besiskiriantys nuo n ir p keistumu (žr. Elementariosios dalelės).

    Neutrono magnetinis dipolio momentas, Nustatytas iš branduolinio magnetinio rezonanso eksperimentų yra lygus:

    mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) mе,

    kur mя=5,05×10-24erg/gs ≈ branduolio magnetonas. Dalelės, kurios sukinys yra 1/2, aprašytas Dirako lygtimi, turi turėti magnetinį momentą, lygų vienam magnetonui, jei ji įkrauta, ir nuliui, jei ji neįkrauta. Magnetinio momento buvimas N, taip pat anomali protono magnetinio momento vertė (mp = 2,79 m), rodo, kad šios dalelės turi sudėtingą vidinę struktūrą, tai yra, jose yra elektros srovės, kurios sukurti papildomą „anomalistą“ – protono magnetinis momentas yra 1,79 m ir maždaug lygus didumui, o priešingas ženklas yra magnetinis momentas N. (≈1,9 m) (žr. toliau).

    Elektrinis dipolio momentas. Teoriniu požiūriu bet kurios elementariosios dalelės elektrinis dipolio momentas d turėtų būti lygus nuliui, jei elementariųjų dalelių sąveika yra nekintama keičiantis laikui (T-invariance). Elektrinio dipolio momento paieška elementariosiose dalelėse yra vienas iš šios pagrindinės teorijos pozicijos išbandymų, o iš visų elementariųjų dalelių N. yra patogiausia dalelė tokioms paieškoms. Magnetinio rezonanso metodu atlikti eksperimentai su šalto N. pluoštu parodė, kad dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

    Neutronų sąveika

    N. dalyvauja visose žinomose elementariųjų dalelių sąveikose – stipriosiose, elektromagnetinėse, silpnosiose ir gravitacinėse.

    Stipri neutronų sąveika. N ir protonas dalyvauja stiprioje sąveikoje kaip vieno izotopinio nukleonų dubleto komponentai. Stiprios sąveikos izotopinė invariacija lemia tam tikrą ryšį tarp įvairių procesų, kuriuose dalyvauja branduoliai ir protonai, charakteristikų, pavyzdžiui, efektyvių p+ mezono sklaidos ant protono ir p pjūvių.
    -mezonai ant N yra vienodi, nes p+p ir p-n sistemos turi tą patį izotopinį sukinį I = 3/2 ir skiriasi tik izotopinio sukinio I3 projekcijos reikšmėmis (I3 = + 3/2 in pirmasis ir I3 = ≈ 3/2 antrais atvejais), K+ sklaidos skerspjūviai ant protono ir K╟ ant H yra identiški ir kt. Tokio ryšio pagrįstumas buvo eksperimentiškai patikrintas atliekant daugybę eksperimentų su didelės energijos greitintuvais. [Dėl to, kad nėra taikinių, susidedančių iš neutronų, duomenys apie įvairių nestabilių dalelių sąveiką su branduoliais daugiausia gaunami iš eksperimentų, susijusių su šių dalelių sklaida ant deuterono (d) ≈ ​​paprasčiausio branduolio, kuriame yra branduoliai.]

    Esant žemai energijai, tikroji neutronų ir protonų sąveika su įkrautomis dalelėmis ir atomų branduoliais labai skiriasi dėl protono elektrinio krūvio, kuris lemia ilgo nuotolio Kulono jėgų egzistavimą tarp protono ir kitų įkrautų dalelių atstumu. kurioje trumpojo nuotolio branduolinių jėgų praktiškai nėra. Jei protono susidūrimo su protonu arba atomo branduoliu energija yra mažesnė už Kulono barjero aukštį (kuris sunkiųjų branduolių atveju yra apie 15 MeV), protonas išsibarsto daugiausia dėl elektrostatinių atstūmimo jėgų, kurios neleidžia dalelėms patekti. artėti prie atstumų pagal branduolinių jėgų veikimo spindulio eilę. N. elektros krūvio trūkumas leidžia jam prasiskverbti pro elektroninius atomų apvalkalus ir laisvai priartėti prie atomų branduolių. Būtent tai lemia unikalų santykinai mažos energijos neutronų gebėjimą sukelti įvairias branduolines reakcijas, įskaitant sunkiųjų branduolių dalijimosi reakciją. Apie neutronų sąveikos su branduoliais tyrimų metodus ir rezultatus žr. straipsnius Lėtieji neutronai, Neutronų spektroskopija, Atomo dalijimosi branduoliai, Lėtųjų neutronų sklaida ant protonų esant energijai iki 15 MeV yra sferiškai simetriška inercijos sistemos centre. Tai rodo, kad sklaidą lemia sąveika n ≈ р santykinio judėjimo būsenoje su orbitos kampiniu momentu l = 0 (vadinamoji S banga). Sklaida S būsenoje yra specifinis kvantinės mechanikos reiškinys, neturintis analogo klasikinėje mechanikoje. Jis vyrauja prieš sklaidą kitose būsenose, kai de Broglie bangos ilgis yra H.

    branduolinių jėgų veikimo spindulio eilės arba didesnis už jį (≈ Planko konstanta, v ≈ N. greitis). Kadangi esant 10 MeV energijai, bangos ilgis yra H.

    Ši branduolio sklaidos ant protonų esant tokiai energijai ypatybė tiesiogiai suteikia informacijos apie branduolinių jėgų veikimo spindulio dydį. Teorinis svarstymas rodo, kad sklaida S būsenoje silpnai priklauso nuo išsamios sąveikos potencialo formos ir yra labai tiksliai apibūdinama dviem parametrais: efektyviuoju potencialo spinduliu r ir vadinamuoju sklaidos ilgiu a. Tiesą sakant, norint apibūdinti sklaidą n ≈ p, parametrų skaičius yra dvigubai didesnis, nes np sistema gali būti dviejų būsenų su skirtingomis viso sukimosi reikšmėmis: J = 1 (tripletinė būsena) ir J = 0 (singletas). valstybė). Patirtis rodo, kad vandenilio sklaidos ilgis pagal protoną ir efektyvieji sąveikos spinduliai singleto ir tripleto būsenose yra skirtingi, ty branduolinės jėgos priklauso nuo bendro dalelių sukimosi sistemos np (deuterio branduolys) gali egzistuoti tik tada, kai suminis sukinys yra 1, o vienetinėje būsenoje branduolinių jėgų dydis yra nepakankamas, kad susidarytų surišta būsena H. ≈ protonas. Branduolinės sklaidos ilgis singletinėje būsenoje, nustatytas iš protonų sklaidos ant protonų eksperimentų (du protonai S būsenoje pagal Pauli principą gali būti tik būsenoje, kurios bendras sukinys yra nulinis), yra lygus sklaidos ilgis n≈p singleto būsenoje. Tai atitinka stiprios sąveikos izotopinę invariaciją. Surištos sistemos nebuvimas singletinėje būsenoje ir branduolinių jėgų izotopinė invariacija leidžia daryti išvadą, kad dviejų neutronų surišta sistema, vadinamasis bineutronas, negali egzistuoti (panašiai kaip ir protonai, S būsenoje turi būti du neutronai kurių bendras sukimas yra lygus nuliui). Tiesioginiai n≈n sklaidos eksperimentai nebuvo atlikti, nes nebuvo neutronų taikinių, tačiau netiesioginiai duomenys (branduolių savybės) ir tiesioginiai ≈ reakcijų 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n tyrimai. + g ≈ atitinka izotopų invariancijos branduolinių jėgų ir bineutrono nebuvimo hipotezę. [Jei egzistuotų bineutronas, tada šiose reakcijose atitinkamai a-dalelių (4He branduolių) ir g-kvantų energijos pasiskirstymo smailės būtų stebimos esant tiksliai apibrėžtoms energijos vertėms.] Nors branduolinė sąveika singletinėje būsenoje yra nėra pakankamai stiprus, kad sudarytų bineutroną, tai neatmeta galimybės susidaryti susietai sistemai, kurią sudaro vien tik daug neutronų branduolių. Šis klausimas reikalauja tolesnio teorinio ir eksperimentinio tyrimo. Bandymai eksperimentiškai aptikti trijų ar keturių nukleotidų branduolius, taip pat 4H, 5H ir 6H branduolius dar nedavė rezultatų. teigiamas rezultatas, Nepaisant to, kad nėra nuoseklios stiprios sąveikos teorijos, remiantis daugybe esamų idėjų, galima kokybiškai suprasti kai kuriuos stiprios sąveikos modelius ir neutronų struktūrą Pagal šias idėjas, stipri sąveika tarp branduolių ir kiti hadronai (pavyzdžiui, protonas) yra vykdomi keičiantis virtualiais hadronais (žr. . Virtualios dalelės) ≈ p-mezonai, r-mezonai ir tt Šis sąveikos vaizdas paaiškina trumpojo nuotolio branduolinių jėgų prigimtį, spindulį. iš kurių nustatomas pagal lengviausio hadrono ≈ p-mezono Komptono bangos ilgį (lygus 1,4 × 10-13 cm). Kartu tai rodo galimybę virtualiai neutronus paversti kitais hadronais, pavyzdžiui, p-mezono emisijos ir sugerties procesą: n ╝ p + p- ╝ n. Iš patirties žinomas stiprios sąveikos intensyvumas yra toks, kad N. didžiąją laiko dalį turi praleisti tokiose „atsiribusiose“ būsenose, būdamas tarsi virtualių p-mezonų ir kitų hadronų „debesyje“. Tai lemia erdvinį elektros krūvio ir magnetinio momento pasiskirstymą magneto viduje, kurio fizinius matmenis lemia virtualių dalelių „debesies“ dydis (taip pat žr. Formos koeficientą). Konkrečiai, paaiškėja, kad aukščiau minėtą apytikslę neutrono ir protono anomalinių magnetinių momentų absoliučios vertės lygybę įmanoma kokybiškai interpretuoti, jei darysime prielaidą, kad neutrono magnetinį momentą sukuria orbitinis judėjimas orbitoje. apmokestintas p
    --mezonai, išspinduliuojami praktiškai procese n ╝ p + p- ╝ n, o anomalinis protono magnetinis momentas ≈ virtualaus p+ mezonų debesies orbitinis judėjimas, sukurtas proceso p ╝ n + p+ ╝ p.

    Neutronų elektromagnetinės sąveikos. Metalo elektromagnetines savybes lemia magnetinio momento buvimas, taip pat teigiamų ir neigiamų krūvių bei srovių, esančių metalo viduje, pasiskirstymas. Visos šios savybės, kaip matyti iš ankstesnės, yra susijusios su N. dalyvavimu stipriose sąveikose, kurios lemia jo struktūrą. Magnetinis momentas lemia magneto elgseną išoriniuose elektromagnetiniuose laukuose: magneto pluošto skilimą nevienodame magnetiniame lauke, magneto sukimosi precesiją Magneto vidinė elektromagnetinė struktūra pasireiškia per didelės energijos elektronų sklaida ant magneto ir mezonų gamybos procesuose ant magneto (mezonų fotoprodukcijos). Dėl elektromagnetinės neutronų sąveikos su atomų ir atomų branduolių elektronų apvalkalais atsiranda nemažai reiškinių, kurie svarbūs medžiagos sandarai tirti. N. magnetinio momento sąveika su magnetiniais momentais elektronų apvalkalai atomai labai pasireiškia neutronams, kurių bangos ilgis yra lygus arba didesnis už atomo matmenis (energija 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).

    Neutrono magnetinio momento sąveika su elektriniu branduolio lauku sukelia specifinę neutronų sklaidą, kurią pirmiausia nurodė amerikiečių fizikas J. Schwingeris ir todėl vadino „Schwinger sklaida“. Bendras šios sklaidos skerspjūvis yra mažas, tačiau esant mažais kampais (~ 3╟) jis tampa panašus į skerspjūvį branduolinei sklaidai; N., išsibarstę tokiais kampais, yra labai poliarizuoti.

    Magnetizmo ≈ elektrono (n≈e) sąveika, nesusijusi su paties elektrono ar orbitos impulsu, daugiausia redukuojama iki magnetinio magnetinio momento sąveikos su elektrono elektriniu lauku. Kitas, matyt, mažesnis indėlis į (n≈e) sąveiką gali būti dėl elektros krūvių ir srovių pasiskirstymo N viduje. Nors (n≈e) sąveika yra labai maža, ji buvo pastebėta kelių eksperimentų metu.

    Silpna neutronų sąveika pasireiškia tokiais procesais kaip N. skilimas:

    elektrono antineutrino gaudymas protonu:

    ir miuonų neutrinas (nm) neutronu: nm + n ╝ p + m-, miuonų branduolinis gaudymas: m- + p ╝ n + nm, keistų dalelių skilimas, pvz., L ╝ p╟ + n ir kt.

    Gravitacinė neutrono sąveika. N. yra vienintelė elementarioji dalelė, turinti ramybės masę, kurios gravitacinė sąveika buvo tiesiogiai stebima – gerai kolimuoto šalto N pluošto trajektorijos kreivumas žemės gravitacijos lauke. Išmatuotas N gravitacinis pagreitis eksperimentinio tikslumo ribos, sutampa su makroskopinių kūnų gravitaciniu pagreičiu.

    Neutronai Visatoje ir artimoje Žemės erdvėje

    Klausimas apie neutronų kiekį Visatoje ankstyvosiose jos plėtimosi stadijose vaidina svarbų vaidmenį kosmologijoje. Pagal karštosios Visatos modelį (žr. Kosmologija) nemaža dalis iš pradžių buvusių laisvųjų neutronų plėtimosi metu sugeba sunykti. Vandenilio dalis, kurią sugauna protonai, galiausiai turėtų sudaryti maždaug 30 % He branduolių ir 70 % protonų. Eksperimentinis apsisprendimas Procentinė He sudėtis Visatoje yra vienas iš svarbiausių karštosios Visatos modelio bandymų.

    Žvaigždžių evoliucija kai kuriais atvejais lemia neutroninių žvaigždžių susidarymą, tarp kurių visų pirma yra vadinamieji pulsarai.

    Dėl jų nestabilumo neutronų nėra pagrindiniame kosminių spindulių komponente. Tačiau dėl kosminių spindulių dalelių sąveikos su žemės atmosferoje esančiais atomų branduoliais atmosferoje susidaro branduoliai. Šių N. sukeliama reakcija 14N (n, p)14C yra pagrindinis radioaktyvaus anglies izotopo 14C šaltinis atmosferoje, iš kur jis patenka į gyvus organizmus; Radioaktyviosios anglies geochronologijos metodas pagrįstas 14C kiekio organinėse liekanose nustatymu. Lėtųjų neutronų, sklindančių iš atmosferos į artimą Žemės erdvę, skilimas yra vienas iš pagrindinių elektronų šaltinių, užpildančių vidinę Žemės spinduliuotės juostos sritį.

    Urano branduolių bombardavimas neutronų berilio lazdelė paėmė daug daugiau energijos, nei išsiskyrė pirminio dalijimosi metu.

    Todėl, kad reaktorius veiktų, reikėjo suskaidyti kiekvieną atomą neutronų

    Todėl, kad reaktorius veiktų, reikėjo, kad kiekvienas atomas suskiltų neutronų berilio lazdelė savo ruožtu sukėlė kitų atomų skilimą.

    Geras šaltinis neutronų buvo įperkama net ir prastai laboratorijai: truputis radžio ir keli gramai berilio miltelių.

    Tą patį kiekį ciklotrone būtų galima gauti per dvi dienas, jei naudotume neutronų, kurį iš berilio taikinio išmušė pagreitinti deuteronai.

    Tada buvo įmanoma parodyti, kad berilio spinduliuotė iš tikrųjų susideda iš gama spindulių ir srauto neutronų.

    Matote, originalus srautas neutronų bus paprastas sferinis išsiplėtimas iš pirminio sprogimo, bet jį užims berilis“, – paaiškino Frommas, stovėdamas šalia Kuati.

    Pragaras, akaša, alkoholizmas, angelas, antimedžiaga, antigravitacija, antifotonas, astenija, astrologija, atomas, armagedonas, aura, autogeninė treniruotė, delirium tremens, nemiga, beaistra, Dievas, dieviškasis, dieviškasis kelias, budizmas, budas, ateitis, visatos ateitis, ateitis saulės sistema, vakuumas, didysis įžadas, medžiaga, virtualus, įtaka likimui, nežemiška civilizacija, visata, potvynis, įsikūnijimas, laikas, aukštesnis protas, aukštesnės žinios, galaktika, geologiniai laikotarpiai, Hermisas Trismegistas, hiperonas, hipnozė, smegenys, horoskopas, gravitacinės bangos, gravitacija, guna, tao, dviguba, nuasmeninimas, masinis defektas, demonas, dzen budizmas, gerasis blogis, DNR, senovės žinios, žemynų dreifas, dvasia, siela, dhyana, velnias, vieningo lauko teorija, gyvenimas, psichinė liga, kilmė, gyvybė, žvaigždė , žemiškasis gyvenimas, žinios apie ateitį, žinios, zombiai, zombiavimas, likimo pasikeitimas, pakitusios sąmonės būsenos, materijos matavimas, smaragdinė tabletė, imuninę sistemą, instinktas, intelektas, intuicija, šviesos lenkimas, menas

    Prie boro karbido strypo, labai sugeriantis neutronų, pakabintas 4,5 m ilgio grafito išstumtuvas.

    Šių stulpelių pakeitimas grafito išstūmikliu, kuris yra mažiau sugeriantis neutronų, ir sukuria vietinį reaktorių.

    Minimalus dydis Mažiausias gyvo inertiško natūralaus kūno kūno dydis nustatomas pagal dispersiją, kurią lemia kvėpavimas, medžiaga-energija - atomas, daugiausia dujų elektronas, korpusas, biogeninė atomų migracija. neutronas ir tt

    Ilgaamžio junginio branduolio idėja leido Bohrui numatyti, kad tiks ir labai lėti. neutronų.

    Struktūrinis skirtumas tarp jų priklauso nuo juose esančių protonų skaičiaus, neutronų, mezonai ir elektronai, tačiau kiekvienas nuoseklus protonų-elektronų poros pridėjimas prie sistemos smarkiai keičia viso agregato vieneto funkcines savybes ir tai yra aiškus fnl skaičiaus reguliavimo patvirtinimas.

    RBMK-1000 reaktorius yra kanalinio tipo reaktorius, moderatorius neutronų- grafitas, aušinimo skystis - paprastas vanduo.

Kas yra neutronas? Šis klausimas dažniausiai kyla žmonėms, kurie nesusiję su branduoline fizika, nes neutronas branduolinėje fizikoje suprantamas kaip elementarioji dalelė, neturinti elektros krūvio ir kurios masė yra 1838,4 karto didesnė už elektrono. Kartu su protonu, kurio masė yra šiek tiek mažesnė už neutrono masę, jis yra atomo branduolio „statybinis blokas“. Dalelių fizikoje neutronas ir protonas laikomi dviem skirtingomis formomis viena dalelė – nukleonas.

Neutronas yra kiekvieno atomo branduolių sudėtyje cheminis elementas, vienintelė išimtis yra vandenilio atomas, kurio branduolys yra vienas protonas. Kas yra neutronas, kokia jo struktūra? Nors jis vadinamas elementariu branduolio „statybiniu bloku“, jis vis tiek turi savo vidinę struktūrą. Visų pirma, jis priklauso barionų šeimai ir susideda iš trijų kvarkų, iš kurių du yra pūkiniai kvarkai, o vienas yra aukštųjų kvarkų. Visi kvarkai turi dalinį elektros krūvį: viršutinis yra teigiamai įkrautas (+2/3 elektrono krūvio), o apatinis – neigiamai (-1/3 elektrono krūvio). Štai kodėl neutronas neturi elektros krūvio, nes jį tiesiog kompensuoja jį sudarantys kvarkai. Tačiau neutrono magnetinis momentas nėra lygus nuliui.

Neutrono sudėtyje, kurio apibrėžimas buvo pateiktas aukščiau, kiekvienas kvarkas yra sujungtas su kitais per gliuono lauką. Gliuonas yra dalelė, atsakinga už branduolinių jėgų susidarymą.

Be masės kilogramais ir atominės masės vienetų, branduolinėje fizikoje dalelės masė taip pat aprašoma GeV (gigaelektronvoltais). Tai tapo įmanoma po to, kai Einšteinas atrado savo garsiąją lygtį E=mc 2, kuri susieja energiją su mase. Kas yra neutronas GeV? Ši vertė yra 0,0009396, kuri yra šiek tiek didesnė nei protono vertė (0,0009383).

Neutronų ir atomų branduolių stabilumas

Neutronų buvimas atomo branduoliuose yra labai svarbus jų stabilumui ir pačios atominės struktūros bei visos materijos egzistavimo galimybei. Faktas yra tas, kad protonai, kurie taip pat sudaro atomo branduolį, turi teigiamą krūvį. O norint juos sujungti artimais atstumais, dėl Kulono elektrinio atstūmimo reikia išleisti milžinišką energiją. Branduolinės jėgos, veikiančios tarp neutronų ir protonų, yra 2–3 eilėmis stipresnės už Kulono jėgas. Todėl jie gali išlaikyti teigiamai įkrautas daleles artimu atstumu. Branduolinės sąveikos yra trumpo nuotolio ir pasireiškia tik branduolio dydžiu.

Neutronų formulė naudojama norint rasti jų skaičių branduolyje. Tai atrodo taip: neutronų skaičius = elemento atominė masė - atominis skaičius periodinėje lentelėje.

Laisvasis neutronas yra nestabili dalelė. Vidutinis jo gyvavimo laikas yra 15 minučių, po kurio jis suyra į tris daleles:

  • elektronas;
  • protonas;
  • antineutrino.

Neutrono atradimo prielaidos

Teorinį neutrono egzistavimą fizikoje dar 1920 m. pasiūlė Ernestas Rutherfordas, kuris taip bandė paaiškinti, kodėl atomų branduoliai nesuyra dėl elektromagnetinio protonų atstūmimo.

Dar anksčiau, 1909 m., Vokietijoje, Bothe ir Becker nustatė, kad jei šviesos elementai, pavyzdžiui, berilis, boras ar litis, yra apšvitinami didelės energijos alfa dalelėmis iš polonio, susidaro spinduliuotė, kuri praeina bet kokio storio. įvairios medžiagos. Jie manė, kad tai buvo gama spinduliuotė, tačiau jokia tuo metu žinoma spinduliuotė neturėjo tokios didelės prasiskverbimo galios. Bothe ir Becker eksperimentai nebuvo tinkamai interpretuoti.

Neutrono atradimas

Neutrono egzistavimą 1932 m. atrado anglų fizikas Jamesas Chadwickas. Jis tyrė berilio radioaktyviąją spinduliuotę, atliko daugybę eksperimentų, gaudamas rezultatus, kurie nesutapo su prognozuojamais fizinėmis formulėmis: radioaktyviosios spinduliuotės energija gerokai viršijo teorines reikšmes, taip pat buvo pažeistas impulso tvermės dėsnis. Todėl reikėjo priimti vieną iš hipotezių:

  1. Arba branduolinių procesų metu kampinis impulsas neišsaugomas.
  2. Arba radioaktyvioji spinduliuotė susideda iš dalelių.

Mokslininkas atmetė pirmąją prielaidą, nes ji prieštarauja esminiams fiziniams dėsniams, todėl priėmė antrąją hipotezę. Chadwickas parodė, kad jo eksperimentuose spinduliuotę sudaro nulinio krūvio dalelės, kurios turi stiprią prasiskverbimo galią. Be to, jis sugebėjo išmatuoti šių dalelių masę ir nustatė, kad ji buvo šiek tiek didesnė nei protono.

Lėti ir greiti neutronai

Priklausomai nuo neutrono energijos, jis vadinamas lėtu (apie 0,01 MeV) arba greitu (apie 1 MeV). Ši klasifikacija yra svarbi, nes kai kurios jo savybės priklauso nuo neutrono greičio. Visų pirma, greituosius neutronus gerai sulaiko branduoliai, todėl susidaro jų izotopai ir jie dalijasi. Lėtuosius neutronus prastai fiksuoja beveik visų medžiagų branduoliai, todėl jie gali netrukdomi prasiskverbti per storus medžiagos sluoksnius.

Neutrono vaidmuo dalijantis urano branduolį

Jei paklausite savęs, kas yra neutronas branduolinėje energetikoje, tuomet galime drąsiai teigti, kad tai priemonė, skatinanti urano branduolio dalijimosi procesą, lydimą išsiskyrimo. aukšta energija. Šios dalijimosi reakcijos metu taip pat susidaro įvairaus greičio neutronai. Savo ruožtu susidarę neutronai sukelia kitų urano branduolių skilimą, o reakcija vyksta grandininiu būdu.

Jei urano dalijimosi reakcija bus nekontroliuojama, tai sukels reakcijos tūrio sprogimą. Šis efektas naudojamas branduolinėse bombose. Valdoma urano dalijimosi reakcija yra energijos šaltinis atominėse elektrinėse.

Neutronas yra neutrali dalelė, priklausanti hadronų klasei. 1932 metais atrado anglų fizikas J. Chadwickas. Kartu su protonais neutronai yra atomo branduolių dalis. Neutrono elektrinis krūvis lygus nuliui. Tai patvirtina tiesioginiai krūvio matavimai neutronų pluošto nukreipimu stipriuose elektriniuose laukuose, kurie tą parodė (čia elementarus elektros krūvis, t.y. absoliuti elektrono krūvio vertė). Netiesioginiai duomenys pateikia įvertinimą. Neutrono sukimasis yra 1/2. Kaip hadronas su pusės sveikojo skaičiaus sukimu, jis priklauso barionų grupei (žr. Protoną). Kiekvienas barionas turi antidalelę; Antineutronas buvo aptiktas 1956 m., atliekant eksperimentus dėl antiprotonų sklaidos branduoliuose. Antineutronas nuo neutrono skiriasi savo bariono krūvio ženklu; Neutronas, kaip ir protonas, turi bariono krūvį, lygų .

Kaip ir protonas ir kiti hadronai, neutronas nėra tikra elementarioji dalelė: jį sudaro vienas m-kvarkas su elektros krūviu ir du kvarkai su krūviu, sujungti gliuono lauku (žr. Elementariosios dalelės, Kvarkai, Stipri sąveika ).

Neutronai yra stabilūs tik stabiliuose atomų branduoliuose. Laisvasis neutronas yra nestabili dalelė, kuri skyla į protoną, elektroną ir elektronų antineutriną (žr. Beta skilimas): . Neutronų tarnavimo laikas yra s, ty apie 15 minučių. Medžiagoje neutronai laisvos formos egzistuoja dar mažiau dėl jų stiprios absorbcijos branduoliuose. Todėl jie atsiranda gamtoje arba gaminami laboratorijoje tik dėl branduolinių reakcijų.

Remiantis įvairių branduolinių reakcijų energijos balansu, buvo nustatytas skirtumas tarp neutrono ir protono masių: MeV. Palyginę ją su protono mase, gauname neutrono masę: MeV; tai atitinka g, arba , kur yra elektrono masė.

Neutronas dalyvauja visų tipų pagrindinėse sąveikose (žr. Gamtos jėgų vienybė). Stipri sąveika suriša neutronus ir protonus atomų branduoliuose. Čia jau buvo svarstytas silpnosios sąveikos pavyzdys – neutronų beta skilimas. Ar ši neutrali dalelė dalyvauja elektromagnetinėse sąveikose? Neutronas turi vidinę struktūrą, o esant bendram neutralumui, jame yra elektros srovės, dėl kurių neutrone ypač atsiranda magnetinis momentas. Kitaip tariant, magnetiniame lauke neutronas elgiasi kaip kompaso adata.

Tai tik vienas jo elektromagnetinės sąveikos pavyzdys.

Didelio susidomėjimo sulaukė neutrono elektrinio dipolio momento paieška, kuriai buvo gauta viršutinė riba: . Čia efektyviausius eksperimentus atliko SSRS mokslų akademijos Leningrado Branduolinės fizikos instituto mokslininkai. Neutronų dipolio momento paieškos yra svarbios norint suprasti invariancijos pažeidimo mechanizmus mikroprocesų metu keičiant laiką (žr. Paritetą).

Gravitacinė neutronų sąveika buvo stebima tiesiogiai iš jų patekimo į Žemės gravitacinį lauką.

Dabar priimta įprastinė neutronų klasifikacija pagal jų kinetinę energiją: lėti neutronai (eV, jų yra daug atmainų), greitieji neutronai (eV), didelės energijos neutronai (eV). Labai lėti neutronai (eV), vadinami itin šaltais neutronais, turi labai įdomių savybių. Paaiškėjo, kad „magnetiniuose spąstuose“ gali kauptis itin šalti neutronai, o jų sukiniai ten netgi gali būti nukreipti tam tikra kryptimi. Naudojant specialios konfigūracijos magnetinius laukus, itin šalti neutronai yra izoliuojami nuo sugeriančių sienelių ir gali „gyventi“ spąstuose tol, kol suyra. Tai leidžia atlikti daugybę subtilių eksperimentų tirti neutronų savybes.

Kitas itin šaltų neutronų saugojimo būdas yra pagrįstas jų banginėmis savybėmis. Esant mažai energijai, de Broglie bangos ilgis (žr. Kvantinė mechanika) yra toks ilgas, kad neutronai atsispindi nuo materijos branduolių, kaip šviesa atsispindi nuo veidrodžio. Tokius neutronus galima tiesiog laikyti uždarame „stiklainyje“. Šią idėją šeštojo dešimtmečio pabaigoje pasiūlė sovietų fizikas Ya B. Zeldovičius, o pirmieji rezultatai buvo gauti Dubnoje, Jungtiniame branduolinių tyrimų institute, beveik po dešimtmečio. Neseniai sovietų mokslininkams pavyko pastatyti indą, kuriame itin šalti neutronai gyvena iki natūralaus skilimo.

Laisvieji neutronai gali aktyviai sąveikauti su atominiais branduoliais, sukeldami branduolines reakcijas. Dėl lėtųjų neutronų sąveikos su medžiaga galima stebėti rezonansinius efektus, difrakcijos sklaidą kristaluose ir kt. Dėl šių savybių neutronai plačiai naudojami branduolinėje fizikoje ir kietojo kūno fizikoje. Jie atlieka svarbų vaidmenį branduolinėje energetikoje, transurano elementų ir radioaktyviųjų izotopų gamyboje ir yra aptinkami praktinis naudojimas atliekant cheminę analizę ir geologinius tyrinėjimus.