Atomstruktur: Was ist ein Neutron? Neutron (Elementarteilchen).

NEUTRON
Neutron

Neutron– ein neutrales Teilchen, das zur Klasse der Baryonen gehört. Zusammen mit einem Proton bildet ein Neutron Atomkerne. Neutronenmasse m n = 938,57 MeV/s 2 ≈ 1,675·10 -24 g. Das Neutron hat wie das Proton einen Spin von 1/2ћ und ist ein Fermion. Es hat auch ein magnetisches Moment μ n = - 1,91μ N , wobei μ N = e ћ /2m ð с – Kernmagneton (m ð – Protonenmasse, es wird das Gaußsche Einheitensystem verwendet). Die Größe eines Neutrons beträgt etwa 10 -13 cm. Es besteht aus drei Quarks: einem U-Quark und zwei D-Quarks, d.h. seine Quarkstruktur ist udd.
Da das Neutron ein Baryon ist, hat es die Baryonenzahl B = +1. Das Neutron ist im freien Zustand instabil. Da es etwas schwerer ist als das Proton (um 0,14 %), unterliegt es einem Zerfall unter Bildung eines Protons im Endzustand. In diesem Fall wird das Gesetz der Erhaltung der Baryonenzahl nicht verletzt, da die Baryonenzahl des Protons ebenfalls +1 beträgt. Durch diesen Zerfall entstehen auch Elektron e - und Elektron-Antineutrino e. Der Zerfall erfolgt aufgrund schwacher Wechselwirkung.

Zerfallsschema n → p + e - + e.

Die Lebensdauer eines freien Neutrons beträgt τ n ≈ 890 Sekunden. Im Atomkern kann ein Neutron genauso stabil sein wie ein Proton.
Das Neutron ist als Hadron an der starken Wechselwirkung beteiligt.
Das Neutron wurde 1932 von J. Chadwick entdeckt.

Neutron ist ein neutrales Teilchen, das zur Klasse der Hadronen gehört. 1932 vom englischen Physiker J. Chadwick entdeckt. Neutronen sind zusammen mit Protonen Bestandteile von Atomkernen. Die elektrische Ladung eines Neutrons ist Null. Dies wird durch direkte Messungen der Ladung durch die Ablenkung eines Neutronenstrahls in starken elektrischen Feldern bestätigt, die zeigten, dass (hier ist die elektrische Elementarladung, also der Absolutwert der Elektronenladung). Indirekte Daten liefern eine Schätzung. Der Spin des Neutrons beträgt 1/2. Als Hadron mit halbzahligem Spin gehört es zur Gruppe der Baryonen (siehe Proton). Jedes Baryon hat ein Antiteilchen; Das Antineutron wurde 1956 bei Experimenten zur Streuung von Antiprotonen an Kernen entdeckt. Ein Antineutron unterscheidet sich von einem Neutron durch das Vorzeichen seiner Baryonenladung; Das Neutron hat wie das Proton eine Baryonenladung von .

Wie das Proton und andere Hadronen ist das Neutron kein echtes Elementarteilchen: Es besteht aus einem m-Quark mit einer elektrischen Ladung und zwei -Quarks mit einer Ladung -, die durch das Gluonenfeld miteinander verbunden sind (siehe Elementarteilchen, Quarks, Starke Wechselwirkungen). ).

Neutronen sind nur in stabilen Atomkernen stabil. Ein freies Neutron ist ein instabiles Teilchen, das in ein Proton, ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino zerfällt (siehe Beta-Zerfall): . Die Neutronenlebensdauer beträgt s, also etwa 15 Minuten. In der Materie kommen Neutronen aufgrund ihrer starken Absorption durch Kerne noch seltener in freier Form vor. Daher kommen sie in der Natur vor oder entstehen im Labor nur durch Kernreaktionen.

Anhand der Energiebilanz verschiedener Kernreaktionen wurde der Unterschied zwischen den Massen eines Neutrons und eines Protons bestimmt: MeV. Durch den Vergleich mit der Masse des Protons erhalten wir die Masse des Neutrons: MeV; dies entspricht g oder , wobei die Masse des Elektrons ist.

Das Neutron ist an allen Arten grundlegender Wechselwirkungen beteiligt (siehe Einheit der Naturkräfte). Starke Wechselwirkungen binden Neutronen und Protonen in Atomkernen. Ein Beispiel für eine schwache Wechselwirkung – der Neutronen-Beta-Zerfall – wurde hier bereits betrachtet. Nimmt dieses neutrale Teilchen an elektromagnetischen Wechselwirkungen teil? Das Neutron hat eine innere Struktur und bei allgemeiner Neutralität fließen darin elektrische Ströme, die insbesondere zum Auftreten eines magnetischen Moments im Neutron führen. Mit anderen Worten: In einem Magnetfeld verhält sich ein Neutron wie eine Kompassnadel.

Dies ist nur ein Beispiel für seine elektromagnetische Wechselwirkung.

Großes Interesse fand die Suche nach dem elektrischen Dipolmoment des Neutrons, für das eine Obergrenze ermittelt wurde: . Hier wurden die effektivsten Experimente von Wissenschaftlern des Leningrader Instituts für Kernphysik der Akademie der Wissenschaften der UdSSR durchgeführt. Die Suche nach dem Neutronendipolmoment ist wichtig für das Verständnis der Mechanismen der Invarianzverletzung bei Zeitumkehr in Mikroprozessen (siehe Parität).

Gravitationswechselwirkungen von Neutronen wurden direkt anhand ihres Auftreffens im Schwerefeld der Erde beobachtet.

Mittlerweile wurde eine herkömmliche Klassifizierung von Neutronen nach ihrer kinetischen Energie übernommen: langsame Neutronen (eV, es gibt viele Varianten davon), schnelle Neutronen (eV), hochenergetische Neutronen (eV). Sehr langsame Neutronen (eV), sogenannte ultrakalte Neutronen, haben sehr interessante Eigenschaften. Es stellte sich heraus, dass sich ultrakalte Neutronen in „Magnetfallen“ ansammeln und ihre Spins dort sogar in eine bestimmte Richtung orientieren können. Mithilfe von Magnetfeldern einer speziellen Konfiguration werden ultrakalte Neutronen von den absorbierenden Wänden isoliert und können in der Falle „leben“, bis sie zerfallen. Dies ermöglicht viele subtile Experimente zur Untersuchung der Eigenschaften von Neutronen.

Eine weitere Methode zur Speicherung ultrakalter Neutronen basiert auf deren Welleneigenschaften. Bei niedriger Energie ist die De-Broglie-Wellenlänge (siehe Quantenmechanik) so lang, dass Neutronen von den Materiekernen reflektiert werden, genau wie Licht von einem Spiegel reflektiert wird. Solche Neutronen können einfach in einem geschlossenen „Glas“ aufbewahrt werden. Diese Idee wurde Ende der 1950er Jahre vom sowjetischen Physiker Ya. B. Zeldovich vorgeschlagen, und die ersten Ergebnisse wurden fast ein Jahrzehnt später in Dubna am Gemeinsamen Institut für Kernforschung erzielt. Kürzlich gelang es sowjetischen Wissenschaftlern, ein Gefäß zu bauen, in dem ultrakalte Neutronen bis zu ihrem natürlichen Zerfall leben.

Freie Neutronen können aktiv mit Atomkernen interagieren und Kernreaktionen auslösen. Durch die Wechselwirkung langsamer Neutronen mit Materie können Resonanzeffekte, Beugungsstreuung in Kristallen usw. beobachtet werden. Aufgrund dieser Eigenschaften werden Neutronen häufig in der Kernphysik und Festkörperphysik eingesetzt. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Kernenergie, bei der Produktion von Transuranen und radioaktiven Isotopen und finden praktische Anwendung in der chemischen Analyse und geologischen Erkundung.

NEUTRON(n) (vom lateinischen Neutrum – weder das eine noch das andere) – ein Elementarteilchen ohne elektrische Leistung. Ladung und Masse, etwas größer als die Masse des Protons. Zusammen mit dem Proton unter dem allgemeinen Namen. Das Nukleon ist Teil von Atomkernen. H. hat Spin 1/2 und gehorcht daher Fermi-Dirac-Statistik(ist ein Fermion). Gehört zur Familie adra-nov; hat Baryonenzahl B= 1, also in der Gruppe enthalten Baryonen.

1932 von J. Chadwick entdeckt, der zeigte, dass hart durchdringende Strahlung, die beim Beschuss von Berylliumkernen durch a-Teilchen entsteht, aus elektrisch neutralen Teilchen mit einer Masse besteht, die ungefähr der eines Protons entspricht. 1932 stellten D. D. Ivanenko und W. Heisenberg die Hypothese auf, dass Atomkerne aus Protonen und H bestehen. Im Gegensatz zu Ladungen. Partikel, H. dringt bei jeder Energie leicht in Kerne ein und verursacht mit hoher Wahrscheinlichkeit Kernreaktionen erfassen (n,g), (n,a), (n, p), wenn die Energiebilanz in der Reaktion positiv ist. Wahrscheinlichkeit einer exothermen Reaktion nimmt zu, wenn H langsamer wird. umgekehrt proportional. seine Geschwindigkeit. Eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit von H.-Einfangreaktionen, wenn sie in wasserstoffhaltigen Medien verlangsamt werden, wurde 1934 von E. Fermi und Mitarbeitern entdeckt. Die von O. entdeckte Fähigkeit von H., die Spaltung schwerer Kerne zu bewirken. Hahn und F. Strassmann (F. Strassman) im Jahr 1938 (siehe. Kernspaltung), diente als Grundlage für die Schaffung von Atomwaffen und. Die Besonderheit der Wechselwirkung langsamer Neutronen mit Materie, deren De-Broglie-Wellenlänge in der Größenordnung atomarer Abstände liegt (Resonanzeffekte, Beugung usw.), dient als Grundlage für die weit verbreitete Verwendung von Neutronenstrahlen in der Festkörperphysik. (Einteilung von H. nach Energien – schnell, langsam, thermisch, kalt, ultrakalt – siehe Art. Neutronenphysik.)

Im freien Zustand ist H. instabil – es unterliegt dem B-Zerfall; n p + e - + v e; seine Lebensdauer beträgt t n = 898(14) s, die Grenzenergie des Elektronenspektrums beträgt 782 keV (vgl. Neutronen-Beta-Zerfall). Im gebundenen Zustand als Teil stabiler Kerne ist H. stabil (experimentelle Schätzungen zufolge beträgt seine Lebensdauer mehr als 10 32 Jahre). Laut Astr. Es wird geschätzt, dass 15 % der sichtbaren Materie des Universums durch H. repräsentiert werden, das Teil der 4 He-Kerne ist. H. ist die Hauptsache Komponente Neutronensterne. Freies H. entsteht in der Natur bei Kernreaktionen, die durch radioaktive Zerfallspartikel verursacht werden. kosmische Strahlung und als Folge der spontanen oder erzwungenen Spaltung schwerer Kerne. Kunst. Quellen von H. sind Kernreaktoren, nukleare Explosionen, Beschleuniger für Protonen (bei mittlerer Energie) und Elektronen mit Targets aus schweren Elementen. Die Quellen monochromatischer H.-Strahlen mit einer Energie von 14 MeV sind niederenergetisch. Deuteron-Beschleuniger mit einem Tritium- oder Lithium-Target und in Zukunft könnten sich thermonukleare thermonukleare Anlagen als intensive Quellen für solches H erweisen. (Cm. .)

Hauptmerkmale von H.

Messe H. t p = 939,5731(27) MeV/s 2 = = 1,008664967(34) bei. Einheiten Masse 1,675. 10 -24 g. Der Unterschied zwischen den Massen von H. und dem Proton wurde aus dem max. gemessen. Genauigkeit aus Energie. Bilanz der Reaktion des H.-Einfangs durch ein Proton: n + p d + g (g-Quantenenergie = 2,22 MeV), M N- M p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Elektrische Ladung H. Q N = 0. Genaueste direkte Messungen Q n werden durch Ablenken von Strahlen aus kaltem oder ultrakaltem H. in elektrostatische Richtungen hergestellt. Feld: Q N<= 3·10 -21 ihr- Elektronenladung). Kosv. elektrische Daten Neutralität makroskopisch. Menge an Gas, die sie abgeben Q n<= 2·10 -22 e.

Spin H. J= 1/2 wurde aus direkten Experimenten zur Aufspaltung eines H-Strahls in einem inhomogenen Magnetfeld bestimmt. Feld in zwei Komponenten [im allgemeinen Fall ist die Anzahl der Komponenten gleich (2 J + 1)].

Konsistent Beschreibung der Struktur von Hadronen basierend auf modernen Theorie der starken Interaktion - Quantenchromodynamik- beim Treffen mit dem Theoretischen. allerdings für viele Schwierigkeiten wird die Aufgaben vollständig erfüllen. Die Ergebnisse werden durch eine Beschreibung der Wechselwirkung von Nukleonen, dargestellt als Elementarobjekte, durch den Austausch von Mesonen gegeben. Lasst uns experimentieren. Erkundung von Räumen. Die Struktur von H. erfolgt durch Streuung hochenergetischer Leptonen (Elektronen, Myonen, Neutrinos, die in der modernen Theorie als Punktteilchen betrachtet werden) an Deuteronen. Der Beitrag der Streuung an einem Proton wird in Abhängigkeit gemessen. Experiment und kann anhand der Definition subtrahiert werden. werde berechnen. Verfahren.

Elastische und quasielastische (mit Deuteronenaufspaltung) Elektronenstreuung an einem Deuteron ermöglicht die Ermittlung der elektrischen Dichteverteilung. Ladung und magnetisch Moment H. ( Formfaktor H.). Dem Experiment zufolge ist die Verteilung der magnetischen Dichte. Moment H. mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von mehreren. Prozent stimmt mit der Verteilung der elektrischen Dichte überein. Protonenladung und hat einen quadratischen Mittelwertradius von ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. H. Formfaktor wird durch den sogenannten recht gut beschrieben. Dipol f-loy G M n = m n (1 + Q 2 /0,71) -2, wo Q 2 - Quadrat des übertragenen Impulses in Einheiten (GeV/c) 2.

Eine komplexere Frage betrifft die Größe des elektrischen Stroms. (Lade-)Formfaktor H. G E N. Aus Deuteronenstreuexperimenten können wir das schließen G E N( Q 2 ) <= 0,1 im Quadratintervall der gesendeten Impulse (0-1) (GeV/c) 2. Bei Q 2 0 aufgrund der Gleichheit mit Null elektrisch. Ladung H. G E N- > 0, kann jedoch experimentell bestimmt werden dG E N( Q 2 )/dq 2 | Q 2=0 . Dieser Wert beträgt max. anhand der Messungen genau ermittelt Streulängen h. auf der Elektronenhülle schwerer Atome. Basic Ein Teil dieser Wechselwirkung wird durch das Magnetfeld bestimmt. Moment H. Max. Genaue Experimente geben die genaue Streulänge an A ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, was vom durch das Magnetfeld ermittelten berechneten Wert abweicht. Moment H.: A ne = -1,468. 10 -16 cm. Die Differenz zwischen diesen Werten ergibt das mittlere elektrische Quadrat. Radius H.<R 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E N( Q 2)/dq 2 | Q 2=0 = -0,02 F 2 . Aufgrund der großen Datenstreuung und Zerlegung können diese Zahlen nicht als endgültig angesehen werden. Experimente, die über die gemeldeten Fehler hinausgehen.

Ein Merkmal der Interaktion von H. mit den meisten Kernen ist positiv. Streulänge, die zum Koeffizienten führt. Brechung< 1. Благодаря этому H., падающие из вакуума на границу вещества, могут испытывать полное внутр. отражение. При скорости u < (5-8) м/с (ультрахолодные H.) H. испытывают полное отражение от границы с углеродом, никелем, бериллием и др. при любом угле падения и могут удерживаться в замкнутых объёмах. Это свойство ультрахолодных H. широко используется в экспериментах (напр., для поиска ЭДМ H.) и позволяет реализовать нейтронооптич. устройства (см. Neutronenoptik).

H. und schwache (elektroschwache) Wechselwirkung. Eine wichtige Informationsquelle über die elektroschwache Wechselwirkung ist der b-Zerfall von freiem H. Auf der Quark-Ebene entspricht dieser Prozess dem Übergang. Der umgekehrte Vorgang der Wechselwirkung zwischen einem Elektron und einem Proton wird genannt. umgekehrter b-Zerfall. Diese Klasse von Prozessen umfasst elektronische Erfassung, in Kernen stattfindend, re - n v e.

Zerfall von freiem H. unter Berücksichtigung der Kinematik. Parameter werden durch zwei Konstanten beschrieben - Vektor G V, was darauf zurückzuführen ist Vektorerhaltungsstrom univers. schwache Wechselwirkungskonstante und Axialvektor G A, der Wert des Schnitts wird durch die Dynamik der stark wechselwirkenden Komponenten der Nukleonen – Quarks und Gluonen – bestimmt. Wellenfunktionen des anfänglichen H.- und Endprotons und des Matrixelements des n-p-Übergangs aufgrund des Isotops. Invarianzen werden ziemlich genau berechnet. Daraus ergibt sich die Berechnung der Konstanten G V Und G A aus dem Zerfall von freiem H. (im Gegensatz zu Berechnungen aus dem b-Zerfall von Kernen) ist nicht mit der Berücksichtigung nuklearer Strukturfaktoren verbunden.

Die Lebensdauer von H. ohne Berücksichtigung bestimmter Korrekturen beträgt: t n = kg 2 V+ 3G 2 A) -1 , wo k beinhaltet Kinematik Faktoren und Coulomb-Korrekturen in Abhängigkeit von der Grenzenergie des b-Zerfalls und Strahlungskorrekturen.

Wahrscheinlichkeit eines Polarisatorzerfalls. h. mit Spin S , Energien und Impulse des Elektrons und Antineutrinos und R e, wird im Allgemeinen durch den Ausdruck beschrieben:

Coef. Korrelationen a, A, B, D kann als Funktion eines Parameters dargestellt werden a = (G A/G V,)exp( ich F). Phase f ist von Null oder p verschieden, wenn T-Invarianz ist gebrochen. In der Tabelle Es werden experimentelle Daten angegeben. Werte für diese Koeffizienten. und die daraus resultierenden Bedeutungen A und f.

Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen den Daten. Experimente für t n, die mehrere erreichen. Prozent.

Die Beschreibung der elektroschwachen Wechselwirkung von H. bei höheren Energien ist aufgrund der Notwendigkeit, die Struktur von Nukleonen zu berücksichtigen, viel komplizierter. Zum Beispiel m - -capture, m - p n v m wird durch mindestens die doppelte Anzahl an Konstanten beschrieben. H. erfährt auch ohne Beteiligung von Leptonen eine elektroschwache Wechselwirkung mit anderen Hadronen. Zu diesen Prozessen gehören die folgenden.

1) Zerfälle von Hyperonen L np 0, S + np +, S - np - usw. Die verringerte Wahrscheinlichkeit dieser Zerfälle beträgt mehrere. mal kleiner als für nicht-fremde Teilchen, was durch die Einführung des Cabibbo-Winkels beschrieben wird (siehe. Cabibbo-Ecke).

2) Schwache Wechselwirkung n - n oder n - p, die sich in Kernkräften äußert, die keine Räume bewahren. Parität Das übliche Ausmaß der durch sie verursachten Auswirkungen liegt in der Größenordnung von 10 -6 -10 -7.

Die Wechselwirkung von H. mit mittleren und schweren Kernen weist eine Reihe von Merkmalen auf, die in einigen Fällen zu Bedeutung führen. verstärkende Wirkung Nichterhaltung der Parität in Kerneln. Einer dieser Effekte hängt damit zusammen. der Unterschied im Absorptionsquerschnitt von H. c in Ausbreitungsrichtung und gegen diese, Kanten im Fall des 139 La-Kerns beträgt 7 % bei = 1,33 eV, entsprechend R- Wellenneutronenresonanz. Der Grund für den Anstieg ist die Kombination aus niedriger Energie. die Breite der Zustände des zusammengesetzten Kerns und die hohe Dichte von Ebenen mit entgegengesetzten Paritäten in diesem zusammengesetzten Kern, was zu einer um 2-3 Größenordnungen größeren Vermischung von Komponenten mit unterschiedlichen Paritäten führt als in tief liegenden Kernzuständen. Das Ergebnis ist eine Reihe von Effekten: Asymmetrie der Emission von g-Quanten relativ zum Spin der eingefangenen Polarisatoren. h. bei der Reaktion (n, g), Asymmetrie der Ladungsemission. Teilchen während des Zerfalls von Verbindungszuständen in der Reaktion (n, p) oder die Asymmetrie der Emission eines leichten (oder schweren) Spaltfragments in der Reaktion (n, p) F). Die Asymmetrien haben einen Wert von 10 -4 -10 -3 bei thermischer Energie H. V R Zusätzlich werden -Wellen-Neutronenresonanzen realisiert. Verstärkung, die mit der Unterdrückung der Wahrscheinlichkeit der Bildung einer paritätserhaltenden Komponente dieses Verbindungszustands verbunden ist (aufgrund der geringen Neutronenbreite). R-Resonanz) in Bezug auf die Verunreinigungskomponente mit entgegengesetzter Parität, d. h S-Resonanz-som. Es ist die Kombination mehrerer. Verstärkungsfaktoren ermöglichen die Manifestation eines extrem schwachen Effekts mit einem für die Kernwechselwirkung charakteristischen Ausmaß.

Wechselwirkungen mit der Verletzung der Baryonenzahl. Theoretisch Modelle große Vereinigung Und Supervereinigungen sagen die Instabilität von Baryonen voraus – ihren Zerfall in Leptonen und Mesonen. Diese Zerfälle können nur bei den leichtesten Baryonen – p und n – wahrnehmbar sein, die Teil von Atomkernen sind. Für die Wechselwirkung mit einer Änderung der Baryonenzahl um 1, D B= 1, würde man eine H.-Typ-Transformation erwarten: n e + p - , oder eine Transformation mit der Emission seltsamer Mesonen. Die Suche nach Prozessen dieser Art erfolgte in Experimenten mit unterirdischen Detektoren mit einer Masse von mehreren. Tausend Tonnen. Basierend auf diesen Experimenten können wir schließen, dass die Zerfallszeit von H. mit einer Verletzung der Baryonenzahl mehr als 10 32 Jahre beträgt.

DR. mögliche Art der Interaktion mit D IN= 2 kann zum Phänomen der gegenseitigen Umwandlung von H. und führen Antineutronen im Vakuum, also zur Schwingung . In Abwesenheit von externen Felder oder bei ihrer geringen Größe sind die Zustände von H. und dem Antineutron entartet, da ihre Massen gleich sind und daher sogar eine ultraschwache Wechselwirkung sie vermischen kann. Das Kriterium des kleinen Äußeren Felder ist die Kleinheit der magnetischen Wechselwirkungsenergie. Moment H. mit Magnet. Feld (n und n ~ haben magnetische Momente mit entgegengesetztem Vorzeichen) im Vergleich zur durch die Zeit bestimmten Energie T Beobachtungen H. (gemäß der Unschärferelation), D<=hT-1 . Bei der Beobachtung der Produktion von Antineutronen in einem H-Strahl aus einem Reaktor oder einer anderen Quelle T ist die Flugzeit H. zum Detektor. Die Anzahl der Antineutronen im Strahl nimmt quadratisch mit zunehmender Flugzeit zu: /N N ~ ~ (T/t osc) 2, wobei t osc die Schwingungszeit ist.

Direkte Experimente zur Beobachtung der Produktion von kaltem H. in Strahlen eines Hochflussreaktors ergeben eine Grenze für t osc > 10 7 s. Bei den in Vorbereitung befindlichen Experimenten ist mit einer Erhöhung der Empfindlichkeit auf das Niveau t osc ~ 10 9 s zu rechnen. Als Grenztatbestände gelten max. Intensität von H.-Strahlen und Simulation von Antineutronenphänomenen im kosmischen Detektor. Strahlen.

DR. Methode zur Beobachtung von Schwingungen – Beobachtung der Vernichtung von Antineutronen, die in stabilen Kernen entstehen können. Aufgrund des großen Unterschieds zwischen den Wechselwirkungsenergien des entstehenden Antineutrons im Kern und der Bindungsenergie H. eff. Die Beobachtungszeit beträgt ~ 10 -22 s, aber die große Anzahl beobachteter Kerne (~ 10 32) kompensiert teilweise die Abnahme der Empfindlichkeit im Vergleich zum Experiment mit H-Strahlen. Aus den Daten unterirdischer Experimente zur Suche nach Protonenzerfall geht die Abwesenheit hervor von Ereignissen mit einer Energiefreisetzung von ~ 2 GeV kann mit einer gewissen Unsicherheit, abhängig von der Unkenntnis der genauen Art der Wechselwirkung des Antineutrons im Kern, geschlossen werden, dass t osc > (1-3). 10 19 S. Kreaturen Die Erhöhung der tosc-Grenze in diesen Experimenten wird durch den Hintergrund behindert, der durch die Wechselwirkung kosmischer Teilchen verursacht wird. Neutrinos mit Kernen in unterirdischen Detektoren.

Es ist zu beachten, dass die Suche nach Nukleonenzerfall mit D B= 1 und die Suche nach -Schwingungen sind unabhängige Experimente, da sie durch grundsätzlich unterschiedliche Ursachen verursacht werden Arten von Interaktionen.

Gravitationswechselwirkung H. Das Neutron ist eines der wenigen Elementarteilchen, die der Schwerkraft unterliegen. Das Erdfeld kann experimentell beobachtet werden. Die direkte Messung von H. erfolgt mit einer Genauigkeit von 0,3 % und unterscheidet sich nicht von der makroskopischen. Das Thema Compliance bleibt relevant Äquivalenzprinzip(Gleichheit der trägen und schweren Massen) für H. und Protonen.

Die genauesten Experimente wurden mit der Et-Gewichtsmethode für Körper mit unterschiedlichen Durchschnittswerten durchgeführt. Verhältniswerte A/Z, Wo A- bei. Nummer, Z- Ladung der Kerne (in Einheiten der Elementarladung e). Aus diesen Experimenten folgt, dass die Erdbeschleunigung für H. und Protonen auf dem Niveau von 2·10 -9 identisch ist und die Schwerkraft gleich ist. und träge Massen auf dem Niveau von ~10 -12.

Schwere Beschleunigung und Verzögerung werden häufig in Experimenten mit ultrakaltem H verwendet. Anwendung der Schwerkraft. Mit einem Refraktometer für kaltes und ultrakaltes H. können die Längen der kohärenten Streuung von H. an einer Substanz mit großer Genauigkeit gemessen werden.

H. in Kosmologie und Astrophysik

Nach modernen Ideen im Hot Universe-Modell (siehe. Theorie des heißen Universums)Die Bildung von Baryonen, einschließlich Protonen und Wasserstoff, erfolgt in den ersten Minuten des Lebens des Universums. Anschließend wird ein bestimmter Teil des H., der keine Zeit zum Zerfall hatte, von Protonen unter Bildung von 4 He eingefangen. Das Verhältnis von Wasserstoff und 4 He beträgt 70 bis 30 Gew.-%. Während der Entstehung von Sternen und ihrer Entwicklung weiter Nukleosynthese, bis hin zu Eisenkernen. Die Bildung schwererer Kerne erfolgt als Folge von Supernova-Explosionen mit der Geburt von Neutronensternen, wodurch die Möglichkeit einer weiteren Explosion entsteht. Einfangen von H. durch Nuklide. In diesem Fall ist die Kombination der sogenannten. S-Prozess – langsames Einfangen von H. mit b-Zerfall zwischen aufeinanderfolgenden Einfängen und R-Prozess - schnell sequentiell. Erfassung hauptsächlich bei Explosionen von Sternen. kann das Beobachtete erklären Vorkommen von Elementen im Weltraum Objekte.

In der primären Komponente des Kosmischen H.-Strahlen fehlen wahrscheinlich aufgrund ihrer Instabilität. H., entsteht an der Erdoberfläche und diffundiert in den Weltraum. Raum und die dort zerfallenden Teilchen tragen offenbar zur Bildung der Elektronen- und Protonenkomponenten bei Strahlungsgürtel Erde.

Zündete.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Physics of Low Energy Neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu. A. Grundlegende Eigenschaften des Neutrons, 2. Aufl., M., 1982.

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. D.N. Uschakow

Neutron

Neutron, m. (von lateinisch neutrum, wörtlich: weder das eine noch das andere) (physikalisch neu). Ein materielles Teilchen, das in den Kern eines Atoms eindringt, ohne elektrische Ladung, elektrisch neutral.

Erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.

Neutron

A, m. (speziell). Ein elektrisch neutrales Elementarteilchen mit einer Masse, die nahezu der eines Protons entspricht.

adj. Neutron, -aya, -oh.

Neues erklärendes Wörterbuch der russischen Sprache, T. F. Efremova.

Neutron

m. Elektrisch neutrales Elementarteilchen.

Enzyklopädisches Wörterbuch, 1998

Neutron

NEUTRON (engl. Neutron, vom lateinischen Neutrum – weder das eine noch das andere) (n) ein neutrales Elementarteilchen mit einem Spin von 1/2 und einer Masse, die die Masse eines Protons um 2,5 Elektronenmassen übersteigt; bezieht sich auf Baryonen. Im freien Zustand ist das Neutron instabil und hat eine Lebensdauer von ca. 16 Min. Neutronen bilden zusammen mit Protonen Atomkerne; In Kernen ist das Neutron stabil.

Neutron

(englisches Neutron, vom lateinischen Neutrum ≈ weder das eine noch das andere; Symbol n), ein neutrales (ohne elektrische Ladung) Elementarteilchen mit Spin 1/2 (in Einheiten des Planckschen Wirkungsquantums) und einer Masse, die die Masse von a geringfügig übersteigt Proton. Alle Atomkerne bestehen aus Protonen und Stickstoff. Das magnetische Moment eines Magnetons entspricht ungefähr zwei Kernmagnetonen und ist negativ, das heißt, es ist dem mechanischen Drehimpuls, dem Spin, entgegengesetzt gerichtet. N. gehören zur Klasse der stark wechselwirkenden Teilchen (Hadronen) und gehören zur Gruppe der Baryonen, d. h. sie haben eine besondere innere Eigenschaft ≈ Baryonenladung, gleich, wie die des Protons (p), +

N. wurden 1932 vom englischen Physiker J. Chadwick entdeckt, der die von den deutschen Physikern W. Bothe und G. Becker entdeckte durchdringende Strahlung feststellte, die beim Beschuss von Atomkernen (insbesondere Beryllium) mit a-Teilchen entsteht , besteht aus ungeladenen Teilchen mit einer Masse nahe der Protonenmasse.

N. sind nur in der Zusammensetzung stabiler Atomkerne stabil. Freies N. ist ein instabiles Teilchen, das in ein Proton, ein Elektron (e-) und ein Elektron-Antineutrino zerfällt:

durchschnittliche Lebensdauer von N. t » 16 Min. In Materie gibt es aufgrund ihrer starken Absorption durch Kerne sogar noch weniger freie Neutronen (in dichten Substanzen Einheiten ≈ Hunderte von Mikrosekunden). Daher kommen freie Neutronen in der Natur vor oder werden im Labor nur durch Kernreaktionen gewonnen (siehe Neutronenquellen). Freier Stickstoff wiederum ist in der Lage, mit Atomkernen bis hin zu den schwersten zu interagieren; Beim Verschwinden verursacht N. die eine oder andere Kernreaktion, bei der die Spaltung schwerer Kerne sowie die Strahlungseinfangung von N. von besonderer Bedeutung sind und in einigen Fällen zur Bildung radioaktiver Isotope führen. Die große Effizienz von Neutronen bei der Durchführung von Kernreaktionen und die einzigartige Natur der Wechselwirkung sehr langsamer Kerne mit Materie (Resonanzeffekte, Beugungsstreuung in Kristallen usw.) machen Neutronen zu einem äußerst wichtigen Forschungsinstrument in der Kern- und Festkörperphysik. In praktischen Anwendungen spielen Neutronen eine Schlüsselrolle bei der nuklearen Energieerzeugung von Transuranelementen und radioaktiven Isotopen (künstliche Radioaktivität) und werden auch häufig in der chemischen Analyse (Aktivierungsanalyse) und der geologischen Erkundung (Neutronenprotokollierung) eingesetzt.

Abhängig von der Energie der Neutronen wurde eine herkömmliche Klassifizierung übernommen: ultrakalte Neutronen (bis zu 10-7 eV), sehr kalt (10-7≈10-4 eV), kalt (10-4≈5×10-3 eV). ), thermisch (5 ×10-3≈0,5 eV), resonant (0,5≈104 eV), mittel (104≈105 eV), schnell (105≈108 eV), hochenergetisch (108≈1010 eV) und relativistisch ( ³ 1010 eV); Alle Neutronen mit Energien bis 105 eV werden zusammenfassend als langsame Neutronen bezeichnet.

══Für Methoden zur Registrierung von Neutronen siehe Neutronendetektoren.

Hauptmerkmale von Neutronen

Gewicht. Der am genauesten ermittelte Wert ist die Differenz zwischen den Massen der Kerne und des Protons: mn ≈ mð= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, gemessen aus der Energiebilanz verschiedener Kernreaktionen. Durch den Vergleich dieser Größe mit der Masse des Protons erhalten wir (in Energieeinheiten)

mn = (939,5527 ╠ 0,0052) MeV;

dies entspricht mn" 1,6╥10-24g oder mn" 1840 mе, wobei mе ≈ Elektronenmasse.

Spin und Statistiken. Der Wert von 1/2 für Spin N wird durch eine Vielzahl von Fakten bestätigt. Der Spin wurde direkt in Experimenten zur Aufteilung eines Strahls sehr langsamer Neutronen in einem ungleichmäßigen Magnetfeld gemessen. Im allgemeinen Fall sollte sich der Strahl in 2J+ 1 separate Strahlen aufspalten, wobei J ≈ Spin H. Im Experiment wurde eine Aufspaltung in 2 Strahlen beobachtet, was impliziert, dass J = 1/

Als Teilchen mit halbzahligem Spin gehorcht N. der Fermi ≈ Dirac-Statistik (es ist ein Fermion); Dies wurde unabhängig auf der Grundlage experimenteller Daten zum Aufbau von Atomkernen festgestellt (siehe Kernhüllen).

Elektrische Ladung eines Neutrons Q = 0. Direkte Messungen von Q aus der Ablenkung des N-Strahls in einem starken elektrischen Feld zeigen, dass mindestens Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

Andere Neutronenquantenzahlen. Stickstoff ist in seinen Eigenschaften dem Proton sehr ähnlich: n und p haben nahezu gleiche Massen, den gleichen Spin und sind in der Lage, sich beispielsweise bei Beta-Zerfallsprozessen gegenseitig ineinander umzuwandeln; Sie äußern sich in gleicher Weise in Prozessen, die durch starke Wechselwirkung hervorgerufen werden, insbesondere sind die Kernkräfte, die zwischen Paaren p≈p, n≈p und n≈n wirken, gleich (wenn sich die Teilchen jeweils in denselben Zuständen befinden). Eine solch tiefe Ähnlichkeit ermöglicht es uns, das Nukleon und das Proton als ein Teilchen ≈ Nukleon zu betrachten, das sich in zwei verschiedenen Zuständen befinden kann, die sich in der elektrischen Ladung Q unterscheiden. Das Nukleon im Zustand mit Q = + 1 ist ein Proton mit Q = 0 ≈ H. Dementsprechend wird dem Nukleon (in Analogie zum gewöhnlichen Spin) eine interne Eigenschaft ≈ isotonischer Spin I gleich 1/2 zugeschrieben, deren „Projektion“ (gemäß den allgemeinen Regeln der Quantenmechanik) 2I annehmen kann + 1 = 2 Werte: + 1/2 und ≈1/2. Somit bilden n und p ein Isotopendublett (siehe Isotopeninvarianz): Ein Nukleon in einem Zustand mit der Projektion des Isotopenspins auf die Quantisierungsachse + 1/2 ist ein Proton und mit einer Projektion ≈1/2 ≈ H. Als Bestandteile des Isotopendubletts haben N und Proton nach der modernen Systematik der Elementarteilchen die gleichen Quantenzahlen: Baryonenladung B = + 1, Leptonenladung L = 0, Fremdheit S = 0 und positive innere Parität. Das Isotopendublett von Nukleonen ist Teil einer größeren Gruppe „ähnlicher“ Teilchen ≈ dem sogenannten Oktett von Baryonen mit J = 1/2, B = 1 und positiver innerer Parität; Zu dieser Gruppe gehören neben n und p auch L-, S╠-, S0-, X
--, X0-Hyperonen, die sich von n und p in der Fremdartigkeit unterscheiden (siehe Elementarteilchen).

Magnetisches Dipolmoment des Neutrons, ermittelt aus Kernspinresonanzexperimenten ist gleich:

mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) mе,

wobei mя=5,05×10-24erg/gs ≈ Kernmagneton. Ein Teilchen mit Spin 1/2, beschrieben durch die Dirac-Gleichung, muss ein magnetisches Moment haben, das einem Magneton entspricht, wenn es geladen ist, und Null, wenn es nicht geladen ist. Das Vorhandensein eines magnetischen Moments in N. sowie der anomale Wert des magnetischen Moments des Protons (mp = 2,79 m) weisen darauf hin, dass diese Teilchen eine komplexe innere Struktur haben, das heißt, dass in ihnen elektrische Ströme vorhanden sind Erzeugen Sie eine zusätzliche „Anomalie“. Das magnetische Moment des Protons beträgt 1,79 m und ist ungefähr gleich groß und mit entgegengesetztem Vorzeichen das magnetische Moment N. (≈1,9 m) (siehe unten).

Elektrisches Dipolmoment. Aus theoretischer Sicht sollte das elektrische Dipolmoment d jedes Elementarteilchens gleich Null sein, wenn die Wechselwirkungen der Elementarteilchen invariant unter Zeitumkehr sind (T-Invarianz). Die Suche nach dem elektrischen Dipolmoment in Elementarteilchen ist einer der Tests dieser Grundposition der Theorie, und von allen Elementarteilchen ist N. das geeignetste Teilchen für solche Suchen. Experimente mit der Magnetresonanzmethode an einem kalten N.-Strahl zeigten, dass dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

Neutronenwechselwirkungen

N. nehmen an allen bekannten Wechselwirkungen von Elementarteilchen teil – stark, elektromagnetisch, schwach und gravitativ.

Starke Wechselwirkung von Neutronen. N und Proton nehmen als Komponenten eines einzelnen isotopischen Dubletts von Nukleonen an starken Wechselwirkungen teil. Die Isotopeninvarianz starker Wechselwirkungen führt zu einem gewissen Zusammenhang zwischen den Eigenschaften verschiedener Prozesse an Kernen und Protonen, beispielsweise den effektiven Wirkungsquerschnitten für die Streuung eines p+-Mesons an einem Proton und p
-Meson auf N. sind gleich, da die p+p- und p-n-Systeme den gleichen Isotopenspin I = 3/2 haben und sich nur in den Werten der Projektion des Isotopenspins I3 (I3 = + 3/2 Zoll) unterscheiden im ersten und I3 = ≈ 3/2 im zweiten Fall), sind die Streuquerschnitte von K+ auf einem Proton und K╟ auf H identisch usw. Die Gültigkeit eines solchen Zusammenhangs wurde in einer Vielzahl von Experimenten an Hochenergiebeschleunigern experimentell bestätigt. [Aufgrund des Fehlens von Zielen, die aus Neutronen bestehen, werden Daten zur Wechselwirkung verschiedener instabiler Teilchen mit Kernen hauptsächlich aus Experimenten zur Streuung dieser Teilchen am Deuteron (d) ≈ ​​​​dem einfachsten Kern, der Kerne enthält, gewonnen.]

Bei niedrigen Energien unterscheiden sich die tatsächlichen Wechselwirkungen von Neutronen und Protonen mit geladenen Teilchen und Atomkernen stark, da auf dem Proton eine elektrische Ladung vorhanden ist, die das Vorhandensein weitreichender Coulomb-Kräfte zwischen dem Proton und anderen geladenen Teilchen in einiger Entfernung bestimmt bei dem es praktisch keine nuklearen Kurzstreckenkräfte gibt. Liegt die Kollisionsenergie eines Protons mit einem Proton oder einem Atomkern unter der Höhe der Coulomb-Barriere (die bei schweren Kernen etwa 15 MeV beträgt), wird das Proton hauptsächlich aufgrund elektrostatischer Abstoßungskräfte gestreut, die die Teilchen nicht durchlassen Annäherung an Entfernungen in der Größenordnung des Wirkungsradius nuklearer Kräfte. Die fehlende elektrische Ladung ermöglicht es N., die elektronischen Hüllen von Atomen zu durchdringen und sich ungehindert den Atomkernen zu nähern. Dies bestimmt die einzigartige Fähigkeit von Neutronen bei relativ niedrigen Energien, verschiedene Kernreaktionen auszulösen, einschließlich der Spaltungsreaktion schwerer Kerne. Zu den Methoden und Ergebnissen von Studien zur Wechselwirkung von Neutronen mit Kernen siehe die Artikel Langsame Neutronen, Neutronenspektroskopie, Atomspaltungskerne, Streuung langsamer Neutronen an Protonen bei Energien bis 15 MeV ist im Zentrum des Trägheitssystems sphärisch symmetrisch. Dies deutet darauf hin, dass die Streuung durch die Wechselwirkung n ≈ ð in einem Zustand der Relativbewegung mit dem Bahndrehimpuls l = 0 (der sogenannten S-Welle) bestimmt wird. Streuung im S-Zustand ist ein spezifisch quantenmechanisches Phänomen, das in der klassischen Mechanik kein Analogon hat. Sie überwiegt die Streuung in anderen Zuständen, wenn die De-Broglie-Wellenlänge H ist.

in der Größenordnung oder größer als der Wirkungsradius der Kernkräfte (≈ Plancksches Wirkungsquantum, v ≈ N. Geschwindigkeit). Denn bei einer Energie von 10 MeV beträgt die Wellenlänge H.

Dieses Merkmal der Kernstreuung an Protonen bei solchen Energien liefert direkt Informationen über die Größenordnung des Wirkungsradius der Kernkräfte. Theoretische Überlegungen zeigen, dass die Streuung im S-Zustand schwach von der detaillierten Form des Wechselwirkungspotentials abhängt und mit guter Genauigkeit durch zwei Parameter beschrieben wird: den effektiven Radius des Potentials r und die sogenannte Streulänge a. Tatsächlich ist zur Beschreibung der Streuung n ≈ p die Anzahl der Parameter doppelt so groß, da sich das np-System in zwei Zuständen mit unterschiedlichen Werten des Gesamtspins befinden kann: J = 1 (Triplett-Zustand) und J = 0 (Singulett-Zustand). Zustand). Die Erfahrung zeigt, dass die Streulängen von Wasserstoff durch ein Proton und die effektiven Wechselwirkungsradien im Singulett- und Triplettzustand unterschiedlich sind, d. h. die Kernkräfte hängen vom Gesamtspin der Teilchen ab. Aus Experimenten geht auch hervor, dass der gebundene Zustand des Das System NP (Deuteriumkern) kann nur existieren, wenn der Gesamtspin 1 beträgt, während im Singulett-Zustand die Größe der Kernkräfte nicht ausreicht, um einen gebundenen Zustand H. ≈ Proton zu bilden. Die Länge der Kernstreuung im Singulett-Zustand, bestimmt aus Experimenten zur Streuung von Protonen an Protonen (zwei Protonen im S-Zustand können sich nach dem Pauli-Prinzip nur in einem Zustand mit einem Gesamtspin von Null befinden), ist gleich die Streulänge n≈p im Singulettzustand. Dies steht im Einklang mit der Isotopeninvarianz starker Wechselwirkungen. Das Fehlen eines gebundenen Systems im Singulett-Zustand und die Isotopeninvarianz der Kernkräfte lassen den Schluss zu, dass ein gebundenes System aus zwei Neutronen, das sogenannte Bineutron, nicht existieren kann (ähnlich wie bei Protonen müssen zwei Neutronen im S-Zustand vorhanden sein). einen Gesamtspin von Null haben). Direkte Experimente zur n≈n-Streuung wurden aufgrund des Fehlens von Neutronentargets nicht durchgeführt, jedoch indirekte Daten (Eigenschaften von Kernen) und direktere ≈ Untersuchungen der Reaktionen 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n + g ≈ stehen im Einklang mit der Hypothese der Isotopeninvarianz der Kernkräfte und der Abwesenheit eines Bineutrons. [Wenn es ein Bineutron gäbe, würden bei diesen Reaktionen Spitzen in der Energieverteilung von a-Teilchen (4He-Kernen) bzw. g-Quanten bei genau definierten Energiewerten beobachtet werden.] Obwohl die Kernwechselwirkung im Singulett-Zustand vorliegt Nicht stark genug, um ein Bineutron zu bilden, ist die Möglichkeit der Bildung eines gebundenen Systems, das allein aus einer großen Anzahl von Neutronenkernen besteht, nicht ausgeschlossen. Dieses Problem erfordert weitere theoretische und experimentelle Untersuchungen. Versuche, Kerne aus drei oder vier Kernen sowie 4H-, 5H- und 6H-Kerne experimentell nachzuweisen, haben noch keine positiven Ergebnisse erbracht. Trotz des Fehlens einer konsistenten Theorie starker Wechselwirkungen, die auf einer Reihe bestehender Ideen basiert, Es ist möglich, einige Gesetzmäßigkeiten starker Wechselwirkungen und der Struktur von Kernen qualitativ zu verstehen. Nach diesen Vorstellungen erfolgt die starke Wechselwirkung zwischen Kern- und anderen Hadronen (z. B. einem Proton) durch den Austausch virtueller Hadronen (siehe Virtuelle Teilchen) ≈ p-Mesonen, r-Mesonen usw. Dieses Bild der Wechselwirkung erklärt die Kurzstreckennatur der Kernkräfte, deren Radius durch die Compton-Wellenlänge des leichtesten Hadrons ≈ p-Meson (gleich 1,4 × 10-13 cm) bestimmt wird ). Gleichzeitig weist es auf die Möglichkeit einer virtuellen Umwandlung von Neutronen in andere Hadronen hin, beispielsweise auf den Prozess der Emission und Absorption des p-Mesons: n ╝ p + p- ╝ n. Die aus Erfahrung bekannte Intensität starker Wechselwirkungen ist so groß, dass N. die überwiegende Zeit in solchen „dissoziierten“ Zuständen verbringen muss, sozusagen in einer „Wolke“ aus virtuellen P-Mesonen und anderen Hadronen. Dies führt zu einer räumlichen Verteilung der elektrischen Ladung und des magnetischen Moments im Inneren des Magneten, deren physikalische Abmessungen durch die Größe der „Wolke“ virtueller Teilchen bestimmt werden (siehe auch Formfaktor). Insbesondere erweist es sich als möglich, die oben erwähnte ungefähre absolute Gleichheit der anomalen magnetischen Momente eines Neutrons und eines Protons qualitativ zu interpretieren, wenn wir annehmen, dass das magnetische Moment eines Neutrons durch die Umlaufbewegung von erzeugt wird berechnet p
--Mesonen, die virtuell im Prozess n ╝ p + p- ╝ n emittiert werden, und das anomale magnetische Moment des Protons ≈ die Umlaufbewegung einer virtuellen Wolke von p+ Mesonen, die durch den Prozess p ╝ n + p+ ╝ p erzeugt wird.

Elektromagnetische Wechselwirkungen des Neutrons. Die elektromagnetischen Eigenschaften eines Metalls werden durch das Vorhandensein eines magnetischen Moments sowie durch die Verteilung der positiven und negativen Ladungen und Ströme im Inneren des Metalls bestimmt. Alle diese Merkmale sind, wie aus dem vorherigen hervorgeht, mit der Beteiligung von N. an starken Wechselwirkungen verbunden, die seine Struktur bestimmen. Das magnetische Moment eines Magneten bestimmt das Verhalten eines Magneten in äußeren elektromagnetischen Feldern: die Aufspaltung eines Magnetstrahls in einem ungleichmäßigen Magnetfeld, die Präzession des Spins eines Magneten. Die innere elektromagnetische Struktur eines Magneten manifestiert sich dabei die Streuung hochenergetischer Elektronen an einem Magneten und bei den Prozessen der Mesonenproduktion an einem Magneten. Quanten (Photoproduktion von Mesonen). Elektromagnetische Wechselwirkungen von Neutronen mit den Elektronenhüllen von Atomen und Atomkernen führen zu einer Reihe von Phänomenen, die für die Erforschung der Struktur der Materie wichtig sind. Die Wechselwirkung des magnetischen Moments von Neutronen mit den magnetischen Momenten der Elektronenhüllen von Atomen zeigt sich deutlich bei Neutronen, deren Wellenlänge in der Größenordnung oder größer als die Atomdimensionen liegt (Energie 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).

Die Wechselwirkung des magnetischen Moments eines Neutrons mit dem elektrischen Feld des Kerns führt zu einer spezifischen Streuung von Neutronen, die erstmals vom amerikanischen Physiker J. Schwinger beschrieben und daher „Schwinger-Streuung“ genannt wurde. Der Gesamtquerschnitt für diese Streuung ist klein, aber bei kleinen Winkeln (~ 3°) wird er mit dem Wirkungsquerschnitt für Kernstreuung vergleichbar; N., die in solchen Winkeln gestreut werden, sind stark polarisiert.

Die Wechselwirkung von Magnetismus ≈ Elektron (n≈e), die nicht mit dem Eigen- oder Bahnimpuls des Elektrons zusammenhängt, reduziert sich hauptsächlich auf die Wechselwirkung des magnetischen Moments des Magnetismus mit dem elektrischen Feld des Elektrons. Ein weiterer, scheinbar kleinerer Beitrag zur (n≈e)-Wechselwirkung könnte auf die Verteilung elektrischer Ladungen und Ströme innerhalb des N zurückzuführen sein. Obwohl die (n≈e)-Wechselwirkung sehr klein ist, wurde sie in mehreren Experimenten beobachtet.

Schwache Neutronenwechselwirkungäußert sich in Prozessen wie dem Zerfall von N.:

Einfang eines Elektron-Antineutrinos durch ein Proton:

und Myon-Neutrino (nm) durch Neutron: nm + n ╝ ð + m-, Kerneinfang von Myonen: m- + ð ╝ n + nm, Zerfälle seltsamer Teilchen, zum Beispiel L ╝ p╟ + n usw.

Gravitationswechselwirkung des Neutrons. N. ist das einzige Elementarteilchen mit einer Ruhemasse, für das die Gravitationswechselwirkung direkt beobachtet wurde – die Krümmung der Flugbahn eines gut kollimierten kalten N-Strahls im Erdschwerkraftfeld. Die gemessene Gravitationsbeschleunigung von N. innerhalb der Grenzen der experimentellen Genauigkeit, fällt mit der Gravitationsbeschleunigung makroskopischer Körper zusammen.

Neutronen im Universum und im erdnahen Raum

Die Frage nach der Menge an Neutronen im Universum in den frühen Stadien seiner Expansion spielt in der Kosmologie eine wichtige Rolle. Nach dem Modell des heißen Universums (siehe Kosmologie) gelingt es einem erheblichen Teil der zunächst vorhandenen freien Neutronen, bei der Expansion zu zerfallen. Der Teil des Wasserstoffs, der von Protonen eingefangen wird, sollte letztendlich zu einem Anteil von etwa 30 % an He-Kernen und 70 % an Protonen führen. Die experimentelle Bestimmung der prozentualen He-Zusammensetzung im Universum ist einer der entscheidenden Tests des Modells des heißen Universums.

Die Entwicklung von Sternen führt in manchen Fällen zur Entstehung von Neutronensternen, zu denen insbesondere die sogenannten Pulsare zählen.

Aufgrund ihrer Instabilität fehlen Neutronen in der Hauptkomponente der kosmischen Strahlung. Allerdings führen die Wechselwirkungen kosmischer Strahlungsteilchen mit den Atomkernen in der Erdatmosphäre zur Entstehung von Kernen in der Atmosphäre. Die durch diese N. verursachte Reaktion 14N (n, p)14C ist die Hauptquelle des radioaktiven Kohlenstoffisotops 14C in der Atmosphäre, von wo aus es in lebende Organismen gelangt; Die Radiokarbonmethode der Geochronologie basiert auf der Bestimmung des 14C-Gehalts in organischen Überresten. Der Zerfall langsamer Neutronen, die aus der Atmosphäre in den erdnahen Raum diffundieren, ist eine der Hauptquellen für Elektronen, die den inneren Bereich des Strahlungsgürtels der Erde füllen.

Bombardierung von Urankernen Neutronen Der Berylliumstab nahm viel mehr Energie auf, als bei der Primärspaltung freigesetzt wurde.

Damit der Reaktor funktioniert, war es daher notwendig, dass jedes Atom gespalten wurde Neutronen

Damit der Reaktor funktioniert, war es daher notwendig, dass sich jedes Atom spaltete Neutronen Der Berylliumstab wiederum verursachte die Spaltung anderer Atome.

Gute Quelle Neutronen war selbst für ein schlechtes Labor erschwinglich: ein wenig Radium und ein paar Gramm Berylliumpulver.

Die gleiche Menge könnte in einem Zyklotron in zwei Tagen erreicht werden, wenn wir es verwenden würden Neutronen, durch beschleunigte Deuteronen aus einem Berylliumziel geschleudert.

Dann konnte gezeigt werden, dass Berylliumstrahlung tatsächlich aus Gammastrahlen und einem Fluss besteht Neutronen.

Sie sehen, der ursprüngliche Fluss Neutronen wird eine einfache kugelförmige Ausdehnung der Primärexplosion sein, aber sie wird von Beryllium eingefangen“, erklärte Fromm, der neben Kuati stand.

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Mit Borcarbid-Stäbchen, sehr saugfähig Neutronen, aufgehängt an einem 4,5 m langen Graphitverdränger.

Ersetzen dieser Säulen durch einen weniger absorbierenden Graphitverdränger Neutronen und erstellt einen lokalen Reaktor.

Mindestgröße Die Mindestgröße eines lebenden inerten natürlichen Körpers eines natürlichen Körpers wird durch die Dispersion bestimmt, die durch Atmung, Materie-Energie - Atom, hauptsächlich Gas, Elektron, Korpuskel, biogene Migration von Atomen bestimmt wird Neutron usw.

Die Idee eines langlebigen zusammengesetzten Kerns ließ Bohr vorhersehen, dass auch sehr langsame geeignet sein würden. Neutronen.

Der strukturelle Unterschied zwischen ihnen hängt von der Anzahl der Protonen ab, die sie enthalten. Neutronen, Mesonen und Elektronen, jedoch verändert jede sukzessive Hinzufügung eines Proton-Elektron-Paares zum System die funktionellen Eigenschaften der gesamten Aggregateinheit als Ganzes stark und dies ist eine klare Bestätigung der Regulierung der Fnl-Zahl.

Der RBMK-1000-Reaktor ist ein Kanal-Moderator-Reaktor Neutronen- Graphit, Kühlmittel - normales Wasser.

NEUTRON

NEUTRON

(englisches Neutron, vom lateinischen Neutrum – weder das eine noch das andere) (n), elektrisch neutrales Element. Teilchen mit Spin 1/2 und einer Masse, die leicht größer ist als die Masse eines Protons; gehört zur Klasse der Hadronen und gehört zur Gruppe der Baryonen. Alle Atomkerne bestehen aus Protonen und Stickstoff. N. wurde 1932 eröffnet. Physiker J. Chadwick, der feststellte, dass das, was entdeckt wurde, war von den Physikern V. Bothe und G. Becker, durchdringend, was beim Beschuss von at auftritt. Kerne a-Teilchen, besteht aus ungeladenen. ch-ts mit einer Masse nahe dem Proton.

N. sind nur in der Zusammensetzung stabil bei. Kerne. Freies N. ist ein instabiles Teilchen, das nach dem Schema zerfällt: n®p+e-+v=c (Beta-Zerfall von N.); Heiraten N. t=15,3 min. In Substanzen gibt es aufgrund ihrer starken Absorption durch Kerne noch weniger freie Neutronen (in dichten Substanzen - Einheiten - Hunderte von Mikrosekunden). Daher kommt freies N. in der Natur vor oder wird im Labor nur als Gift gewonnen. Reaktionen. Free N., Interaktion mit at. Kerne, Ursache diff. . Höhere Effizienz von N. bei der Umsetzung von Gift. Reaktionen, die Einzigartigkeit der Wechselwirkung mit langsamem N. (Resonanzeffekte, Beugungsstreuung in Kristallen usw.) machen N. zu einem äußerst wichtigen Werkzeug für die Giftforschung. Physik und Physik-TV. Körper (siehe NEUTRONOGRAPHIE). In der Praxis N.-Anwendungen spielen bei Vergiftungen eine Schlüsselrolle. Energie, bei der Produktion von Transuranen und Radioaktivität. Isotope (künstlich) und werden auch in der Chemie verwendet. Analyse (Aktivierungsanalyse) und in Geol. Exploration (Neutronenprotokollierung).

Grundlegende Eigenschaften von Neutronen.

Gewicht. Der Unterschied zwischen den Massen von Neutronen und Protonen lässt sich am genauesten bestimmen: mn--mp=1,29344(7) MeV, gemessen durch Energie. Balancediff. ICH. Reaktionen. Daher (und der bekannte MP) mn = 939,5731(27) MeV oder mn»1,675X10-24 g»1840me (me - el-na).

Spin und Statistiken. Der N. J-Spin wurde durch Aufspaltung eines Strahls aus sehr langsamem N. in einem inhomogenen Magnetfeld gemessen. . Laut Quant. Mechanisch sollte der Strahl in 2J+1 Teile aufgeteilt werden. Bündel. Es wurde eine Aufspaltung in zwei Strahlen beobachtet, d. h. für N. J = 1/2 und N. gehorcht der Fermi-Dirac-Statistik (dies wurde unabhängig auf der Grundlage experimenteller Daten zur Struktur von at. Kernen festgestellt).

Die Streuung langsamer Neutronen an Protonen bei Energien bis 15 MeV ist im Trägheitszentrumssystem sphärisch symmetrisch. Dies weist darauf hin, dass die Streuung durch die Wirkung von np im relativen Zustand bestimmt wird. Bewegungen aus Umlaufbahnen. Moment l=0 (sog. S-Welle). Die S-Streuung überwiegt gegenüber der Streuung in anderen Staaten, wenn de Broglie N. ?? Wirkungsradius des Giftes. Stärke Da bei einer Energie von 10 MeV für N.?2 10-13 cm beträgt, gibt dieses Merkmal der Streuung von N. an Protonen bei solchen Energien Aufschluss über die Größenordnung des Wirkungsradius des Giftes. Stärke Aus der Theorie der Streuung von Mikropartikeln folgt, dass die Streuung im S-Zustand schwach von der detaillierten Form des Aktionspotentials abhängt und mit guter Genauigkeit durch zwei Parameter beschrieben wird: eff. Radius r des Potentials und Streulänge a. Um die NP-Streuung zu beschreiben, ist die Anzahl der Parameter doppelt so groß, da das System in zwei Zuständen mit unterschiedlichen Werten des Gesamtspins sein kann: 1 (Triplett-Zustand) und 0 (Singulett-Zustand). Die Erfahrung zeigt, dass die Streulängen von N. durch ein Proton und eff. die Wirkungsradien im Singulett- und Triplettzustand sind unterschiedlich, also Gift. Kräfte hängen vom Gesamtspin h-ts ab. Insbesondere Kommunikation. Zustand des Systems np – der Deuteriumkern kann nur bei Spin 1 existieren. Die Streulänge im Singulett-Zustand, bestimmt aus pp-Streuexperimenten (zwei Protonen im S-Zustand können nach dem Pauli-Prinzip nur in a sein Zustand ohne Gesamtspin) ist gleich der Länge der np-Streuung im Singulett-Zustand. Dies steht im Einklang mit Isotopen Invarianz starker Wirkung. Mangel an Verbindungen. NP-Systeme im Singulett-Zustand und Isotop. Invarianzgift. Kräfte führen zu dem Schluss, dass es keinen Zusammenhang geben kann. Systeme aus zwei N-- sog. Bineutron. Direkte Experimente zur nn-Streuung wurden mangels Neutronentargets nicht durchgeführt, sondern indirekt. Daten (die Eigenschaften von Kernen) und direktere Daten – die Untersuchung der Reaktionen 3H+3H®4He+2n, p-+d®2n+g stimmen mit der Isotopenhypothese überein. Invarianzgift. Kräfte und das Fehlen eines Bineutrons. (Wenn es ein Bineutron gäbe, würden bei diesen Reaktionen bei ganz bestimmten Energien Spitzen in der Energieverteilung der entsprechenden a-Teilchen und g-Quanten beobachtet.) Obwohl Gift. Der Effekt im Singulett-Zustand ist nicht stark genug, um ein Bineutron zu bilden; dies schließt die Möglichkeit einer Bindungsbildung nicht aus. Systeme, die nur aus einer großen Anzahl von Neutronenkernen bestehen (Kerne mit drei oder vier Neutronen wurden nicht nachgewiesen).

Elektromagnetische Wechselwirkung. El.-magnetisch. Heilige von N. werden durch das Vorhandensein von Magnesium bestimmt. Moment, sowie die innerhalb des N. vorhandene Verteilung wird gesetzt. und leugnen. Ladungen und Ströme. Magn. Der Moment von N. bestimmt das Verhalten von N. in äußeren Situationen. el.-magn. Felder: Aufspaltung des Nordstrahls in einem inhomogenen Magnetfeld. Feld, Spinpräzession N. Int. el.-magn. Die Struktur eines Neutrons (siehe FORMFAKTOR) manifestiert sich bei der Streuung energiereicher Elektronen an einem Neutron und bei den Prozessen der Erzeugung von Mesonen an einem Neutron durch g-Quanten. Magnetische Wirkung Moment N. mit Magnet. Momente der Elektronenhüllen von Atomen manifestieren sich signifikant für N., dessen de Broglie-Länge?? bei. Größen (? NEUTRONOGRAPHIE). Magnetische Interferenz Die Streuung mit Kernen ermöglicht es, polarisierte langsame N-Strahlen zu erhalten. Magnetische Effekte. Moment N. mit elektr Das Kernfeld verursacht ein bestimmtes Schwinger-Streuung (erstmals vom amerikanischen Physiker Yu. Schwinger angegeben). Die Gesamtstreuung ist gering, aber bei kleinen Winkeln (= 3°) wird sie mit dem Giftquerschnitt vergleichbar. Streuung; N., die in solchen Winkeln gestreut werden, sind stark polarisiert. N.s Beziehung zu E-nom steht in keinem Zusammenhang mit seiner eigenen. oder Umlaufbahnen. Moment el-na, kommt zum Wesentlichen. zum Aufstieg des Magneten. Moment N. mit elektr E-Mail-Feld. Obwohl dieser Effekt sehr gering ist, konnte er in der Untersuchung beobachtet werden. Experimente.

Schwach (I. manifestiert sich in Prozessen wie dem Zerfall von Neutronen: n®p+e-+v=e, dem Einfangen eines Elektrons durch ein Proton: v=e+p®n+e+ und eines Myon-Neutrons: vm+ n®p+m -, giftiger Einfang von Myonen: m-+р®n+vm, Zerfälle fremder Teilchen, zum Beispiel L®p°+n, sowie bei giftigen Reaktionen, die durch II verursacht werden und bei räumlicher Verletzung auftreten Parität.

Gravitationswechselwirkung. N. ist das einzige Element, das eine Ruhemasse hat. h-ts, für den Schnitt wurde die Gravitationskraft direkt beobachtet. Ablenkung – Krümmung der Flugbahn eines gut kollimierten Strahls aus kaltem N im terrestrischen Gravitationsfeld. Gemessene Gravitation. N. stimmt im Rahmen der Genauigkeit des Experiments mit der Schwerkraft überein. Beschleunigung makroskopisch Tel.

Neutronen im Universum und im erdnahen Raum.

Die Frage nach der Anzahl der Teilchen im Universum in den frühen Stadien seiner Expansion spielt in der Kosmologie eine wichtige Rolle. Nach dem Hot-Universum-Modell bedeutet das. Ein Teil des zunächst vorhandenen freien N. hat Zeit, sich während der Expansion aufzulösen. Der Teil von N., der letztendlich von Protonen eingefangen wird, sollte letztendlich zu ca. führen. zu einem Gehalt von 30 % He-Kernen und einem Gehalt von 70 % Protonen. Lasst uns experimentieren. Die Bestimmung des He-Prozentsatzes im Universum ist eine der entscheidenden Aufgaben. Tests des Hot-Universum-Modells. Die Entwicklung von Sternen führt in einigen Fällen zur Bildung von Neutronensternen (zu denen insbesondere Pulsare gehören). Im primären Bestandteil des Kosmos. Aufgrund ihrer Instabilität gibt es keine N.-Strahlen. Allerdings ist die Wirkung des Kosmos. Strahlung mit den Atomkernen der Erdatmosphäre führt zur Entstehung von Stickstoff in der Atmosphäre. Die durch diese N. verursachte Reaktion 14N (n, p) 14C ist die Hauptreaktion. radioaktive Quelle Kohlenstoffisotop 14C in der Atmosphäre, von wo aus es in lebende Organismen gelangt; zur Bestimmung des 14C-Gehalts in organischer Substanz. Die Überreste basieren auf der Radiokarbondatierungsmethode der Geochronologie. Zerfall langsamer Neutronen, die aus der Atmosphäre in den erdnahen Raum diffundieren. pr-vo, yavl. eine der Quellen für E-Mails, die das Interne füllen Bereich der Strahlungsgürtel der Erde.

Physikalisches enzyklopädisches Wörterbuch. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. . 1983 .

NEUTRON

(n) (vom lateinischen Neutrum – weder das eine noch das andere) – ein Elementarteilchen ohne elektrische Leistung. Ladung und Masse, etwas größer als die Masse des Protons. Zusammen mit dem Proton unter dem allgemeinen Namen. Das Nukleon ist Teil von Atomkernen. H. hat Spin 1/2 und gehorcht daher Fermi-Dirac-Statistik(ist ein Fermion). Gehört zur Familie adra-nov; hat Baryonenzahl B= 1, d.h. in die Gruppe aufgenommen Baryonen.

1932 von J. Chadwick entdeckt, der zeigte, dass hart durchdringende Strahlung, die beim Beschuss von Berylliumkernen durch a-Teilchen entsteht, aus elektrisch neutralen Teilchen mit einer Masse besteht, die ungefähr der eines Protons entspricht. 1932 stellten D. D. Ivanenko und W. Heisenberg die Hypothese auf, dass Atomkerne aus Protonen und H bestehen. Im Gegensatz zu Ladungen. Partikel, H. dringt bei jeder Energie leicht in Kerne ein und verursacht mit hoher Wahrscheinlichkeit Kernreaktionen erfassen (n,g), (n,a), (n, p), wenn die Energiebilanz in der Reaktion positiv ist. Wahrscheinlichkeit einer exothermen Reaktion Die Kernreaktion nimmt zu, wenn H langsamer wird. Umgekehrt proportional. seine Geschwindigkeit. Eine Steigerung der H.-Einfangreaktionen, wenn sie in wasserstoffhaltigen Medien verlangsamt werden, wurde 1934 von E. Fermi und Mitarbeitern entdeckt. Die Fähigkeit von H., die Spaltung schwerer Kerne zu bewirken, wurde von O. Hahn entdeckt und F. Strassmann (F. Strassman) im Jahr 1938 (siehe Kernspaltung), diente als Grundlage für die Schaffung von Atomwaffen und Kernenergie. Die Besonderheit der Wechselwirkung langsamer Neutronen mit Materie, deren De-Broglie-Wellenlänge in der Größenordnung atomarer Abstände liegt (Resonanzeffekte, Beugung usw.), dient als Grundlage für die weit verbreitete Verwendung von Neutronenstrahlen in der Festkörperphysik. (Einteilung von H. nach Energien – schnell, langsam, thermisch, kalt, ultrakalt – siehe Art. Neutronenphysik.)

Im freien Zustand ist H. instabil – es unterliegt dem B-Zerfall; n p + e - + v e; seine Lebensdauer beträgt t n = = 898(14) s, die Grenzenergie des Elektronenspektrums beträgt 782 keV (vgl. Neutronen-Beta-Zerfall). Im gebundenen Zustand als Teil stabiler Kerne ist H. stabil (experimentelle Schätzungen zufolge beträgt seine Lebensdauer mehr als 10 32 Jahre). Laut Astr. Es wird geschätzt, dass 15 % der sichtbaren Materie des Universums durch H. repräsentiert werden, das Teil der 4 He-Kerne ist. H. ist die Hauptsache Komponente Neutronensterne. Freies H. entsteht in der Natur bei Kernreaktionen, die durch radioaktive Zerfallspartikel verursacht werden. kosmische Strahlung und als Folge der spontanen oder erzwungenen Spaltung schwerer Kerne. Kunst. Quellen von H. sind Kernreaktoren, nukleare Explosionen, Beschleuniger für Protonen (bei mittlerer Energie) und Elektronen mit Targets aus schweren Elementen. Die Quellen monochromatischer H.-Strahlen mit einer Energie von 14 MeV sind niederenergetisch. Deuteron-Beschleuniger mit einem Tritium- oder Lithium-Target und in Zukunft könnten sich thermonukleare thermonukleare Anlagen als intensive Quellen für solches H erweisen. (Cm. Neutronenquellen.)

Hauptmerkmale von H.

Messe H. t p = 939,5731(27) MeV/s 2 = = 1,008664967(34) bei. Einheiten Masse 1,675. 10 -24 g. Der Unterschied zwischen den Massen von H. und dem Proton wurde aus dem max. gemessen. Genauigkeit aus Energie. Bilanz der Reaktion des H.-Einfangs durch ein Proton: n + p d + g (g-Quantenenergie = 2,22 MeV), M N- M p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Elektrische Ladung H. Q N = 0. Genaueste direkte Messungen Q n werden durch Ablenken von Strahlen aus kaltem oder ultrakaltem H. in elektrostatische Richtungen hergestellt. Feld: Q N<= 3·10 -21 ihr - Elektronenladung). Kosv. elektrische Daten Neutralität makroskopisch. Menge an Gas, die sie abgeben Q n<= 2·10 -22 e.

Spin H. J= 1/2 wurde aus direkten Experimenten zur Aufspaltung eines H-Strahls in einem inhomogenen Magnetfeld bestimmt. Feld in zwei Komponenten [im allgemeinen Fall ist die Anzahl der Komponenten gleich (2 J + 1)].

Interne Parität h. positiv. Isotopischer Spin I = 1 / 2, während das Projektionsisotop. zurück H. ICH 3 = - 1/2. Im Rahmen S.U.(3)-Symmetrie H. ist im Baryonoktett enthalten (siehe. Einheitliche Symmetrie).

Magnetisches Moment H. Trotz der elektrischen Neutralität von H. ist sein magnetisches Moment. das Moment ist deutlich von Null verschieden: m n = - 1,91304184(88)m I, wobei m I = e/ 2M P C- nuklear Magneton(M p - Protonenmasse); Magnetschild Das Moment wird relativ zur Richtung seines Spins bestimmt. Magnetischer Vergleich Momente des Protons (mp = 2,7928456) und H. ermöglichten die Hypothese der Rolle der p-Meson-Umgebung (Mantel) des „nackten“ Nukleons bei der Bildung der Nukleonstruktur. Das Verhältnis von m p und m n (m p / m n - 3 / 2) kann im Rahmen von Vorstellungen über die Quarkstruktur von Nukleonen erklärt werden (siehe unten). Naib. genau m n gemessen durch Vergleich mit der m p-Methode Kernspinresonanz auf einem Haufen kaltem H.

Elektrisches Dipolmoment H. Dynamisches, also induziertes Dipolmoment H. kann in einem starken elektrischen Zustand entstehen. Feld, z.B. während der Streuung von H. an einem schweren Kern oder während der Streuung von G-Strahlen an einem Deuteron. Änderung der Teilchenenergie in elektrische Energie. das Feld wird durch die Beziehung D = -(a o 2 /2) bestimmt. E 2, wobei a 0 die Polarisierbarkeit des Teilchens ist, E - Feldstärke. Experimente geben Schätzungen eine 0<= 10 -42 см 3 (принята , в к-рой = Mit= 1).

Statisch elektrisch Das Dipolmoment (EDM) eines Elementarteilchens muss identisch gleich Null sein, wenn die Wechselwirkungen, die es erfährt, bezüglich dieser invariant sind Zeitumkehr(T-Invarianten). EDM unterscheidet sich von Null, wenn T-Invarianz ist gebrochen, was laut CPT-Theorem(d. h. Ladungskonjugation, räumliche Inversion und Zeitumkehr) ist gleichbedeutend mit einer Verletzung SR-in-varianz. Obwohl der Verstoß SR-Invarianz wurde bereits 1964 beim Zerfall von K 0 entdeckt L-Meson, immer noch SR- Nichtinvariante Effekte für andere Teilchen (oder Systeme) wurden nicht beobachtet. Im modernen Einheitliche Eichtheorien der Elementarteilchenverletzung T(oder C.P.)-Invarianz kann auftreten in elektroschwache Wechselwirkung, obwohl die Effektgröße äußerst gering ist. Diff. Verletzungsmodelle SR-Invarianzen sagen den Wert von EDM H. auf der Ebene (10 -24 -10 -32) voraus. e. siehe Wegen seiner elektrischen Neutralität H. ist ein sehr praktisches Suchobjekt SR-Nichtinvarianz. Naib. empfindliche und zuverlässige Methode - NMR-Methode mit elektrischem dem Magneten überlagertes Feld. iole. Die Richtung der Elektrizität ändern Feld unter Beibehaltung aller anderen Eigenschaften des resonanten NMR-Spektrometers führt zu einer Verschiebung der NMR-Frequenz um den Wert D v = - 4dE, Wo D- EDM. Für d~ 10 -25 e. cm Dv ~10 -6 Hz. Mit der Methode der Rückhaltung von ultrakaltem H. in einem NMR-Spektrometer ist es möglich, eine solche Empfindlichkeit zu erreichen. Erhalten max. genaue Einschränkung auf EDM H.: D N<= 2·10 -25 e. cm .

H-Struktur.

H. gehört neben dem Proton zu den leichtesten Baryonen. Nach modernen Ideen, es besteht aus den drei hellsten Wertigkeiten Quarks(zwei D-Quarks und eins u-Quark) aus drei Farben, die eine farblose Kombination bilden. Zusätzlich zu den Valenzquarks und denen, die sie binden Gluonen Ein Nukleon enthält ein „Meer“ virtueller Quarks, einschließlich schwerer Quarks (seltsam, bezaubert usw.). Quantenzahlen H. werden vollständig durch die Menge der Valenzquarks und Räume bestimmt. Struktur - die Dynamik der Wechselwirkung von Quarks und Gluonen. Ein Merkmal dieser Wechselwirkung ist die Steigerung der eff. Interaktionskonstanten ( Wirksam Aufladung)mit zunehmendem Abstand, so dass die Größe des Interaktionsbereichs durch die sogenannte Fläche begrenzt wird. Einschluss von Quarks – ein Einschlussbereich farbiger Objekte, dessen Radius ~10 -13 cm beträgt (siehe. Farbbeständigkeit).

Konsistent Beschreibung der Struktur von Hadronen basierend auf modernen Theorie der starken Interaktion - Quantenchromodynamik - beim Treffen theoretisch. allerdings für viele Schwierigkeiten wird die Aufgaben vollständig erfüllen. Die Ergebnisse werden durch eine Beschreibung der Wechselwirkung von Nukleonen, dargestellt als Elementarobjekte, durch den Austausch von Mesonen gegeben. Lasst uns experimentieren. Erkundung von Räumen. Die H.-Struktur erfolgt durch Streuung hochenergetischer Leptonen (Elektronen, Myonen, Neutrinos, die in der modernen Theorie als Punktteilchen betrachtet werden) an Deuteronen. Der Beitrag der Streuung an einem Proton wird in Abhängigkeit gemessen. Experiment und kann anhand der Definition subtrahiert werden. werde berechnen. Verfahren.

Elastische und quasielastische (mit Deuteronenaufspaltung) Elektronenstreuung an einem Deuteron ermöglicht die Bestimmung elektrischer Dichten. Ladung und magnetisch Moment H. ( Formfaktor H.). Dem Experiment zufolge ist die magnetische Dichte. Moment H. mit einer Genauigkeit in der Größenordnung von mehreren. Prozent stimmt mit der Verteilung der elektrischen Dichte überein. Protonenladung und hat einen quadratischen Mittelwertradius von ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. H. Formfaktor wird durch den sogenannten recht gut beschrieben. Dipol f-loy G M n = m n (1 + Q 2 /0,71) -2, wo Q 2 - Quadrat des übertragenen Impulses in Einheiten (GeV/c) 2.

Eine komplexere Frage betrifft die Größe des elektrischen Stroms. (Lade-)Formfaktor H. G E N. Aus Deuteronenstreuexperimenten können wir das schließen G E N( Q 2 ) <= 0,1 im Quadratintervall der gesendeten Impulse (0-1) (GeV/c) 2. Bei Q 2 0 aufgrund der Gleichheit mit Null elektrisch. Ladung H. G E N- > 0, kann jedoch experimentell bestimmt werden dG E N( Q 2 )/dq 2 | Q 2=0 . Dieser Wert beträgt max. anhand der Messungen genau ermittelt Streulängen h. auf der Elektronenhülle schwerer Atome. Basic Ein Teil dieser Wechselwirkung wird durch das Magnetfeld bestimmt. Moment H. Max. Genaue Experimente geben die genaue Streulänge an A ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, was vom durch das Magnetfeld ermittelten berechneten Wert abweicht. Moment H.: A ne = -1,468. 10 -16 cm. Die Differenz zwischen diesen Werten ergibt das mittlere elektrische Quadrat. Radius H.<R 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E N( Q 2)/dq 2 | Q 2=0 = -0,02 F 2 . Aufgrund der großen Datenstreuung und Zerlegung können diese Zahlen nicht als endgültig angesehen werden. Experimente, die über die gemeldeten Fehler hinausgehen.

IN zutiefst unelastischer Prozess Streuung (Wechselwirkung mit der Produktion vieler sekundärer Hadronen, hauptsächlich Pionen) interagiert ein einfallendes Punktteilchen (Lepton) direkt mit den Punktkomponenten des Nukleons – Quarks. Quarkzusammensetzung H. ( ddu)max. wird in Experimenten mit der Wechselwirkung hochenergetischer Neutrinos und Antineutrinos mit Protonen- und Neutronenzielen (die Deuterium enthalten) deutlich gezeigt. Beispielsweise der Gesamtreaktionsquerschnitt s v m n m - X (wobei X die Menge der Hadronen ist) ist ungefähr das Doppelte des gesamten Reaktionsquerschnitts v m p m - X, seit v m interagiert nur mit D-Quark [Quarkzusammensetzung des Protons ( uud)]. Ebenfalls Korrekturen an diesen einfachen Beziehungen der Gesamtquerschnitte sind im Wesentlichen damit verbunden. mit der Anwesenheit eines „Meeres“ virtueller Quark-Antiquark-Paare.

Interaktionen H.

Starke Wechselwirkung von H. mit Nukleonen. Infolgedessen Isotop Invarianz ist die Gleichheit der Wirkungsquerschnitte für Neutron-Neutron- und Proton-Proton-Wechselwirkungen, wenn im letzteren Fall der Beitrag der Coulomb-Wechselwirkung berücksichtigt wird. Auf der Quark-Gluon-Ebene Isotop. ist eine Folge des geringen Massenunterschieds D- Und u-Quarks (wenn die Quarkmasse selbst klein ist). Dies erklärt auch die Kleinheit des Unterschieds zwischen den Massen des Protons und H. sowie die Größe und das Vorzeichen dieses Unterschieds ( D- Quark ist schwerer u-Quark).

Bei niedrigen Energien (bis zu 15 MeV) ist die Streuung von H. an einem Proton im Schwerpunktsystem isotrop, d. h. die Wechselwirkung wird hauptsächlich bestimmt. S-Welle (Relativbewegung mit Bahnimpuls L= 0). Für S-Wellenwechselwirkung kann der Streuquerschnitt durch zwei Parameter charakterisiert werden - eff. Radius des Wechselwirkungspotentials und Streulänge. Abhängigkeit von Verwandten. Die Richtung der Spins von H. und des Protons verdoppelt die Anzahl der Parameter, da die Streulängen für die Zustände Singulett (Gesamtspin des Systems 0) und Triplett (Gesamtspin 1) unterschiedlich sind (mehrmals unterschiedlich). Modern Werte der Streulängen und eff. Radien (in F): = 1,70(3), r os= 2,67(3). Die Parameter der np-Streuung können nicht direkt mit der pp- und nn-Streuung verglichen werden, da die pp- und nn-Systeme gemäß Pauli-Prinzip kann nicht im Triplettzustand sein. Die Singulettlänge der pp-Streuung ist gleich: A pp = -7,815(8) F, R 0 = 2,758 F. Berechnung des Coulomb-Beitrags zu A pp ermöglicht es, eine rein nukleare pp-Streulänge zu erhalten A I pp, Kante entspricht -17,25 F. Je nach Isotop. Invarianz, A ich pp = A nn. Die Bestimmung der Parameter der nn-Streuung stellt ein schwieriges Problem dar, da aufgrund der Schwierigkeit des Experiments bisher keine direkte Wechselwirkung von freiem H. beobachtet werden konnte. Mehrere wurden vorgeschlagen. experimentelle Möglichkeiten zur Suche nach direkter nn-Streuung in Strahlen gepulster oder stationärer Hochflussreaktoren.

Naib. bestimmte Informationen über A S . erhalten durch Untersuchung der Reaktion p-d 2ng: A nn = - 18,45(46) F, und Reaktionen nd p2n: A nn = - 16,73(45) F. Die Diskrepanz in den Ergebnissen ist auf die Mehrdeutigkeit des Extrapolationsverfahrens zur Nullenergie H. und die unzureichende Beschreibung des Deuterons zurückzuführen. Vergleichen A nn und A pp, wir können daraus schließen, dass es sich um ein Isotop handelt. Invarianz wird beobachtet, wenn auch experimentell. unzureichend.

In der frühen Phase der Entwicklung der Kernphysik spielten Grundlagen eine wichtige Rolle für das Verständnis der Eigenschaften nuklearer Kräfte. Eigenschaften des Deuterons. Das Deuteron ist ein gebundener Triplettzustand mit einer Bindungsenergie von -2,224 MeV. Der Singulett-Zustand ist positiv. Bindungsenergie 64 keV und ist eine Resonanz. DR. Im Niedrigenergiebereich des NP-Systems gibt es keine Resonanzen und gebundenen Zustände. Diese beiden Parameter ermöglichen die Bestimmung der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung und des Radius der Kernkräfte. Das Vorhandensein eines elektrischen Quadrupols im Deuteron. Moment Q = 2.859. 10 -27 cm 2 lässt auf die Existenz tensorischer Kernkräfte schließen.

Strahlung Das Einfangen von H. durch ein Proton, nð dg, ist die einfachste Kernreaktion. Der Einfangquerschnitt bei niedrigen Energien H hängt von der Geschwindigkeit H als 1 ab / u . Für thermisches H. (mit l = 1,73) s n g = 0,311 Scheune.

Isotopisch Die Invarianz der Kernkräfte und der bekannte Singulett-np-Zustand ermöglichen es, das Fehlen eines gebundenen nn-Zustands (Di-Neutron) zu rechtfertigen. Lasst uns experimentieren. Suchen danach in Reaktionen vom Typ A + B C + 2n bestätigen diese Schlussfolgerung: Dineutronen-Produktionsquerschnitt<=10 -29 см 2 . Не найдены также связанные состояния трёх и четырёх H. Для большего числа H. существование связанных состояний не исключено, хотя вероятность их образования в исследованных ядерных реакциях должна быть крайне мала.

Bei hohen Energien der Nukleon-Nukleon-Wechselwirkung ändert sich sein Charakter. Bei Energien einfallender Nukleonen (200-400) MeV, entsprechend ihrer Annäherung in einem Abstand von ~0,3 F, treten bei der Wechselwirkung abstoßende Reaktionen auf. Stärke. Dieses Phänomen wird üblicherweise mit der Existenz eines starren abstoßenden Kerns (Kern) von Nukleonen verglichen und auf die dominierende Rolle bei kurzen Distanzen zum Beispiel des Austauschs schwerer Vektormesonen zurückgeführt. w-Mesonen. Diese Erklärung ist nicht die einzig mögliche. Im „Quarkbeutel“-Modell (vgl Quark-Modelle) Das gleiche Phänomen wird durch die Verschmelzung zweier Nukleonen in kurzen Abständen zu einem Sechs-Quark-Beutel erklärt, dessen Eigenschaften sich qualitativ von den Eigenschaften einzelner Nukleonen unterscheiden; Dies führt dazu, dass zwei einzelne Nukleonen experimentell in kurzen Abständen nicht beobachtet werden können.

Bei höheren Energien werden die Wechselwirkungen im Wesentlichen unelastisch und gehen mit Vielfachen einher. die Entstehung von p-Mesonen und schwereren Teilchen (siehe. Mehrere Prozesse). Die Eigenschaften von Quarks und Gluonen spielen eine entscheidende Rolle in der Dynamik der Wechselwirkung und verursachen die Bildung von Jets sekundärer Hadronen (siehe Abb. Hadronenjet)usw.

Wechselwirkung von H. mit Kernen und Materie. Wie bei der Wechselwirkung mit einem Proton wird die Wechselwirkung von H. mit Kernen durch im Vergleich zur de Broglie-Wellenlänge von H eher kurzreichweitige Kräfte beschrieben. Bei niedrigen Energien wird die Wechselwirkung durch die Streulänge und den Radius des Potentials beschrieben . Gruben. Das Fehlen einer Barriere für das Eindringen von H. in den Zellkern führt zu einer niedrigen Energie für H. Die Rolle spielt der Reaktionskanal, der die Bildung einer Verbindung durchläuft Kerne(Verbundkerne). Neutronenresonanzen, bestimmt durch die Zustände des Verbindungskerns am sogenannten. Resonanzenergien von H. sind gut getrennt (vgl. Neutronenspektroskopie). Bei ~ (0,1 - 1) MeV überlappen sich mittlere und schwere Kerne und das Verhalten des Wirkungsquerschnitts wird statistisch beschrieben. Phänomenologisch wird das Verhalten des Wirkungsquerschnitts für die Wechselwirkung von H. mit Kernen durch Kraftfunktionen beschrieben S, p, d Neutronenresonanzen mit charakteristischen Schwankungen. Bei höheren Energien phänomenologisch. Die Beschreibung gemittelter Abschnitte erfolgt mit optisches Modell, Kern. Die Wechselwirkung von hochenergetischem H. mit Kernen ähnelt der Wechselwirkung von Protonen mit Kernen.

Für langsames H. sind seine Welleneigenschaften und die kohärente Wechselwirkung mit geordneten Kondensatoren entscheidend. Mittwochs. H. mit einer Wellenlänge nahe interatomaren Abständen, sind das wichtigste Mittel zur Untersuchung der Struktur von Festkörpern und der Anregungsdynamik in ihnen. Die Anwesenheit von H. mag. Moment erzeugt Strahlen aus Polarisatoren. H. ist äußerst empfindlich. ein Werkzeug zur Untersuchung der Magnetisierungsverteilung in einer Substanz (siehe. Neutronographie).

Ein Merkmal der Interaktion von H. mit den meisten Kernen ist positiv. , was zum Koeffizienten führt. Brechung< 1. Благодаря этому H., падающие из вакуума на границу вещества, могут испытывать полное внутр. отражение. При скорости u. < (5-8) м/с (ультрахолодные H.) H. испытывают полное отражение от границы с углеродом, никелем, бериллием и др. при любом угле падения и могут удерживаться в замкнутых объёмах. Это свойство ультрахолодных H. широко используется в экспериментах (напр., для поиска ЭДМ H.) и позволяет реализовать нейтронооптич. устройства (см. Neutronenoptik).

H. und schwache (elektroschwache) Wechselwirkung. Eine wichtige Informationsquelle über die elektroschwache Wechselwirkung ist der b-Zerfall von freiem H. Auf der Quark-Ebene entspricht dieser Prozess dem Übergang. Der umgekehrte Vorgang der Wechselwirkung eines Elektron-Antineutrinos mit einem Proton wird genannt. umgekehrter b-Zerfall. Diese Klasse von Prozessen umfasst elektronische Erfassung, in Kernen vorkommend, re - n v e.

Zerfall von freiem H. unter Berücksichtigung der Kinematik. Parameter werden durch zwei Konstanten beschrieben - Vektor GV, entstehende Vektorerhaltungsstrom univers. schwache Wechselwirkungskonstante und Axialvektor GA, Der Wert des Schnitts wird durch die Dynamik der stark wechselwirkenden Komponenten des Nukleons – Quarks und Gluonen – bestimmt. Wellenfunktionen des anfänglichen H.- und des endgültigen Protonen- und NP-Übergangs aufgrund des Isotops. Invarianzen werden ziemlich genau berechnet. Daraus ergibt sich die Berechnung der Konstanten G V Und G A aus dem Zerfall von freiem H. (im Gegensatz zu Berechnungen aus dem b-Zerfall von Kernen) ist nicht mit der Berücksichtigung nuklearer Strukturfaktoren verbunden.

Die Lebensdauer von H. ohne Berücksichtigung bestimmter Korrekturen beträgt: t n = kg 2 V+ 3G 2 A) -1 , wo k beinhaltet Kinematik Faktoren und Coulomb-Korrekturen in Abhängigkeit von der Grenzenergie des b-Zerfalls und Strahlungskorrekturen.

Wahrscheinlichkeit eines Polarisatorzerfalls. h. mit Spin S , Energien und Impulse des Elektrons und Antineutrinos und R e, wird im Allgemeinen durch den Ausdruck beschrieben:

Coef. Korrelationen a, A, B, D kann als Funktion eines Parameters dargestellt werden a =(G A/G V,)exp( ich F). Phase f ist von Null oder p verschieden, wenn T-Invarianz ist gebrochen. In der Tabelle Es werden experimentelle Daten angegeben. Werte für diese Koeffizienten. und die daraus resultierenden Bedeutungen A und f.

Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen den Daten. Experimente für t n, die mehrere erreichen. Prozent.

Die Beschreibung der elektroschwachen Wechselwirkung von H. bei höheren Energien ist aufgrund der Notwendigkeit, die Struktur von Nukleonen zu berücksichtigen, viel komplizierter. Zum Beispiel m - -capture, m - p n v m wird durch mindestens die doppelte Anzahl an Konstanten beschrieben. H. wird auch mit anderen Hadronen ohne Beteiligung von Leptonen getestet. Zu diesen Prozessen gehören die folgenden.

1) Zerfälle von Hyperonen L np 0, S + np +, S - np - usw. Die verringerte Wahrscheinlichkeit dieser Zerfälle beträgt mehrere. mal kleiner als für nicht-fremde Teilchen, was durch die Einführung des Cabibbo-Winkels beschrieben wird (siehe. Cabibbo-Ecke).

2) Schwache Wechselwirkung n - n oder n - p, die sich darin äußert, dass Räume nicht erhalten bleiben. Parität. Das übliche Ausmaß der durch sie verursachten Auswirkungen liegt in der Größenordnung von 10 -6 -10 -7.

Die Wechselwirkung von H. mit mittleren und schweren Kernen weist eine Reihe von Merkmalen auf, die in einigen Fällen zu Bedeutung führen. verstärkende Wirkung Nichterhaltung der Parität in Kernen. Einer dieser Effekte hängt damit zusammen. der Unterschied im Absorptionsquerschnitt von H. mit Polarisation in Ausbreitungsrichtung und entgegen dieser, Kanten beträgt im Fall des 139 La-Kerns 7 % bei = 1,33 eV, entsprechend R- Wellenneutronenresonanz. Der Grund für den Anstieg ist die Kombination aus niedriger Energie. die Breite der Zustände des zusammengesetzten Kerns und die hohe Dichte von Ebenen mit entgegengesetzten Paritäten in diesem zusammengesetzten Kern, was zu einer um 2-3 Größenordnungen größeren Vermischung von Komponenten mit unterschiedlichen Paritäten führt als in tief liegenden Kernzuständen. Das Ergebnis ist eine Reihe von Effekten: Asymmetrie der Emission von g-Quanten relativ zum Spin der eingefangenen Polarisatoren. h. bei der Reaktion (n, g), Asymmetrie der Ladungsemission. Teilchen während des Zerfalls von Verbindungszuständen in der Reaktion (n, p) oder die Asymmetrie der Emission eines leichten (oder schweren) Spaltfragments in der Reaktion (n, p) F). Die Asymmetrien haben einen Wert von 10 -4 -10 -3 bei thermischer Energie H. V R Zusätzlich werden -Wellen-Neutronenresonanzen realisiert. Verstärkung, die mit der Unterdrückung der Wahrscheinlichkeit der Bildung einer paritätserhaltenden Komponente dieses Verbindungszustands verbunden ist (aufgrund der geringen Neutronenbreite). R-Resonanz) in Bezug auf die Verunreinigungskomponente mit entgegengesetzter Parität, d. h S-Resonanz-som. Es ist die Kombination mehrerer. Verstärkungsfaktoren ermöglichen die Manifestation eines extrem schwachen Effekts mit einem für die Kernwechselwirkung charakteristischen Ausmaß.

Wechselwirkungen mit der Verletzung der Baryonenzahl. Theoretisch Modelle große Vereinigung Und Supervereinigungen sagen Sie die Instabilität von Baryonen voraus – ihren Zerfall in Mesonen. Diese Zerfälle können nur bei den leichtesten Baryonen – p und n – wahrnehmbar sein, die Teil von Atomkernen sind. Für die Wechselwirkung mit einer Änderung der Baryonenzahl um 1, D B= 1, würde man eine H.-Typ-Transformation erwarten: n e + p - , oder eine Transformation mit der Emission seltsamer Mesonen. Die Suche nach Prozessen dieser Art erfolgte in Experimenten mit unterirdischen Detektoren mit einer Masse von mehreren. Tausend Tonnen. Basierend auf diesen Experimenten kann geschlossen werden, dass die Zerfallszeit von H. bei einer Verletzung der Baryonenzahl mehr als 10 32 Jahre beträgt.

DR. mögliche Art der Interaktion mit D IN= 2 kann zum Phänomen der gegenseitigen Umwandlung von H. und führen Antineutronen im Vakuum, d.h. zu . In Abwesenheit von externen Felder oder bei ihrer geringen Größe sind die Zustände von H. und dem Antineutron entartet, da ihre Massen gleich sind und daher sogar eine ultraschwache Wechselwirkung sie vermischen kann. Das Kriterium des kleinen Äußeren Felder ist die Kleinheit der magnetischen Wechselwirkungsenergie. Moment H. mit Magnet. Feld (n und n ~ haben entgegengesetzte magnetische Vorzeichen) im Vergleich zur durch die Zeit bestimmten Energie T Beobachtungen H. (gemäß der Unschärferelation), D<=hT -1 . Bei der Beobachtung der Produktion von Antineutronen in einem H-Strahl aus einem Reaktor oder einer anderen Quelle T ist die Flugzeit H. zum Detektor. Die Anzahl der Antineutronen im Strahl nimmt quadratisch mit zunehmender Flugzeit zu: /N N ~ ~ (T/t osc) 2, wobei t osc die Schwingungszeit ist.

Direkte Experimente zur Beobachtung der Produktion von kaltem H. in Strahlen eines Hochflussreaktors ergeben eine Grenze für t osc > 10 7 s. Bei den in Vorbereitung befindlichen Experimenten ist mit einer Erhöhung der Empfindlichkeit auf das Niveau t osc ~ 10 9 s zu rechnen. Als Grenztatbestände gelten max. Intensität von H.-Strahlen und Simulation von Antineutronenvernichtungsphänomenen im kosmischen Detektor. Strahlen.

DR. Methode zur Beobachtung von Schwingungen – Beobachtung der Vernichtung von Antineutronen, die in stabilen Kernen entstehen können. Aufgrund des großen Unterschieds zwischen den Wechselwirkungsenergien des entstehenden Antineutrons im Kern und der Bindungsenergie H. eff. Die Beobachtungszeit beträgt ~ 10 -22 s, aber die große Anzahl beobachteter Kerne (~ 10 32) kompensiert teilweise die Abnahme der Empfindlichkeit im Vergleich zum Experiment mit H-Strahlen. Aus den Daten unterirdischer Experimente zur Suche nach Protonenzerfall geht die Abwesenheit hervor von Ereignissen mit einer Energiefreisetzung von ~ 2 GeV kann mit einer gewissen Unsicherheit, abhängig von der Unkenntnis der genauen Art der Wechselwirkung des Antineutrons im Kern, geschlossen werden, dass t osc > (1-3). 10 19 S. Kreaturen Die Erhöhung der tosc-Grenze in diesen Experimenten wird durch den Hintergrund behindert, der durch die Wechselwirkung kosmischer Teilchen verursacht wird. Neutrinos mit Kernen in unterirdischen Detektoren.

Es ist zu beachten, dass die Suche nach Nukleonenzerfall mit D B= 1 und die Suche nach -Schwingungen sind unabhängige Experimente, da sie durch grundsätzlich unterschiedliche Ursachen verursacht werden Arten von Interaktionen.

Gravitationswechselwirkung H. Das Neutron ist eines der wenigen Elementarteilchen, die der Schwerkraft unterliegen. Das Erdfeld kann experimentell beobachtet werden. Die direkte Erdbeschleunigung für H. erfolgt mit einer Genauigkeit von 0,3 % und unterscheidet sich nicht von der makroskopischen. Das Thema Compliance bleibt relevant Äquivalenzprinzip(Gleichheit der trägen und schweren Massen) für H. und Protonen.

Die genauesten Experimente wurden mit der Et-Gewichtsmethode für Körper mit unterschiedlichen Durchschnittswerten durchgeführt. Verhältniswerte A/Z Wo A - bei. Nummer, Z- Ladung von Kernen (in Einheiten der Elementarladung). e). Aus diesen Experimenten folgt, dass die Erdbeschleunigung für H. und Protonen auf dem Niveau von 2·10 -9 identisch ist und die Schwerkraft gleich ist. und träge Massen auf dem Niveau von ~10 -12.

Schwere Beschleunigung und Verzögerung werden häufig in Experimenten mit ultrakaltem H verwendet. Anwendung der Schwerkraft. Mit einem Refraktometer für kaltes und ultrakaltes H. können die Längen der kohärenten Streuung von H. an einer Substanz mit großer Genauigkeit gemessen werden.

H. in Kosmologie und Astrophysik

Nach modernen Ideen im Hot Universe-Modell (siehe. Theorie des heißen Universums)Die Bildung von Baryonen, einschließlich Protonen und Wasserstoff, erfolgt in den ersten Minuten des Lebens des Universums. Anschließend wird ein bestimmter Teil des H., der keine Zeit zum Zerfall hatte, von Protonen unter Bildung von 4 He eingefangen. Das Verhältnis von Wasserstoff und 4 He beträgt 70 bis 30 Gew.-%. Während der Entstehung von Sternen und ihrer Entwicklung weiter Nukleosynthese, bis hin zu Eisenkernen. Die Bildung schwererer Kerne erfolgt als Folge von Supernova-Explosionen mit der Geburt von Neutronensternen, wodurch die Möglichkeit einer weiteren Explosion entsteht. Einfangen von H. durch Nuklide. In diesem Fall ist die Kombination der sogenannten. S-Prozess – langsames Einfangen von H. mit b-Zerfall zwischen aufeinanderfolgenden Einfängen und R-Prozess - schnell sequentiell. Erfassung hauptsächlich bei Explosionen von Sternen. kann das Beobachtete erklären Vorkommen von Elementen im Weltraum Objekte.

In der primären Komponente des Kosmischen H.-Strahlen fehlen wahrscheinlich aufgrund ihrer Instabilität. H., entsteht an der Erdoberfläche und diffundiert in den Weltraum. und dort zerfallen, tragen offenbar zur Bildung der Elektronen- und Protonenkomponenten bei Strahlungsgürtel Erde.

Zündete.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Physics of Low Energy Neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu. A. Grundlegende Eigenschaften des Neutrons, 2. Aufl., M., 1982.

V. M. Lobashov.

Physische Enzyklopädie. In 5 Bänden. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. Chefredakteur A. M. Prokhorov. 1988 Big Encyclopedic Dictionary Wörterbuch der Synonyme

Ein neutrales Elementarteilchen mit einer Masse nahe der Masse eines Protons. Neutronen bilden zusammen mit Protonen den Atomkern. Im freien Zustand ist ein Neutron instabil und zerfällt in ein Proton und ein Elektron. Begriffe zur Kernenergie. Rosenergoatom-Konzern,... ... Begriffe zur Kernenergie

Neutron- (n), ein neutrales Elementarteilchen mit einer Masse, die etwas größer als die Masse eines Protons ist. 1932 vom englischen Physiker J. Chadwick entdeckt und benannt. Neutronen sind nur innerhalb von Kernen stabil. Die Masse eines Neutrons beträgt 1,7 x 10 24 g. Ein freies Neutron... ... Illustriertes enzyklopädisches Wörterbuch

NEUTRON, Neutron, Ehemann. (aus dem lateinischen neutrum, wörtlich: weder das eine noch das andere) (physisches Neol.). Ein materielles Teilchen, das in den Kern eines Atoms eindringt, ohne elektrische Ladung, elektrisch neutral. Uschakows erklärendes Wörterbuch. D.N. Uschakow. 1935 1940 ... Uschakows erklärendes Wörterbuch

NEUTRON, hm, Ehemann. (Spezialist.). Ein elektrisch neutrales Elementarteilchen mit einer Masse, die nahezu der eines Protons entspricht. | adj. Neutron, oh, oh. Ozhegovs erklärendes Wörterbuch. S.I. Ozhegov, N. Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegovs erklärendes Wörterbuch

Neutron- Neutrales Elementarteilchen mit einer Masse nahe der Masse eines Protons. Neutronen bilden zusammen mit Protonen den Atomkern. Im freien Zustand ist es instabil und zerfällt in ein Proton und ein Elektron. Themen... ... Leitfaden für technische Übersetzer