Značenje riječi neutron. Velika enciklopedija nafte i plina

Objašnjavajući rječnik ruskog jezika. D.N. Ushakov

neutron

neutron, m. (od lat. neutrum, dosl. ni jedno ni drugo) (fizičko nov). Materijalna čestica koja ulazi u jezgru atoma, bez električnog naboja, električki neutralna.

Objašnjavajući rječnik ruskog jezika. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.

neutron

A, m. (poseban). Električni neutralna elementarna čestica s masom gotovo jednakom masi protona.

pril. neutron, -aya, -oh.

Novi objašnjavajući rječnik ruskog jezika, T. F. Efremova.

neutron

m. Električni neutralna elementarna čestica.

Enciklopedijski rječnik, 1998

neutron

NEUTRON (engl. neutron, od lat. neuter - ni jedno ni drugo) (n) neutralna elementarna čestica sa spinom 1/2 i masom većom od mase protona za 2,5 mase elektrona; odnosi se na barione. U slobodnom stanju neutron je nestabilan i ima životni vijek od cca. 16 min. Zajedno s protonima neutroni tvore atomske jezgre; u jezgrama neutron je stabilan.

Neutron

(engleski neutron, od latinskog neuter ≈ ni jedno ni drugo; simbol n), neutralna (bez električnog naboja) elementarna čestica spina 1/2 (u jedinicama Planckove konstante) i mase malo veće od mase proton. Sve atomske jezgre građene su od protona i dušika. Magnetski moment magnetona jednak je približno dva nuklearna magnetona i negativan je, odnosno usmjeren je suprotno od mehaničke, spinske, kutne količine gibanja. N. pripadaju klasi čestica s jakom interakcijom (hadroni) i uključeni su u skupinu bariona, odnosno imaju posebnu unutarnju karakteristiku ≈ barionski naboj, jednak, poput onog protona (p), +

N. otkrio je 1932. engleski fizičar J. Chadwick, koji je utvrdio da je prodorno zračenje koje su otkrili njemački fizičari W. Bothe i G. Becker, a koje nastaje kada se atomske jezgre (osobito berilija) bombardiraju a-česticama. , sastoji se od nenabijenih čestica s masom , bliskom masi protona.

N. stabilni su samo u sastavu stabilnih atomskih jezgri. Slobodni N. je nestabilna čestica koja se raspada na proton, elektron (e-) i elektronski antineutrino:

prosječni životni vijek N. t » 16 min. U materiji slobodnih neutrona ima još manje (u gustim tvarima, jedinice ≈ stotine mikrosekundi) zbog njihove jake apsorpcije od strane jezgri. Stoga slobodni neutroni nastaju u prirodi ili se dobivaju u laboratoriju samo kao rezultat nuklearnih reakcija (vidi Izvori neutrona). S druge strane, slobodni dušik je sposoban za interakciju s atomskim jezgrama, sve do onih najtežih; nestajući, N. uzrokuje jednu ili drugu nuklearnu reakciju, od kojih je fisija teških jezgri od posebne važnosti, kao i hvatanje zračenja N., što u nekim slučajevima dovodi do stvaranja radioaktivnih izotopa. Velika učinkovitost neutrona u izvođenju nuklearnih reakcija i jedinstvena priroda interakcije vrlo sporih jezgri s materijom (efekti rezonancije, difrakcijsko raspršenje u kristalima itd.) čine neutrone iznimno važnim istraživačkim alatom u nuklearnoj fizici i fizici čvrstog stanja. U praktičnim primjenama neutroni igraju ključnu ulogu u proizvodnji nuklearne energije transuranskih elemenata i radioaktivnih izotopa (umjetna radioaktivnost), a naširoko se koriste u kemijskoj analizi (aktivacijska analiza) i geološkim istraživanjima (neutronska karotaža).

Ovisno o energiji neutrona, usvojena je konvencionalna klasifikacija: ultrahladni neutroni (do 10-7 eV), vrlo hladni (10-7≈10-4 eV), hladni (10-4≈5×10-3 eV). ), toplinski (5 ×10-3≈0,5 eV), rezonantni (0,5≈104 eV), srednji (104≈105 eV), brz (105≈108 eV), visokoenergetski (108≈1010 eV) i relativistički ( ³ 1010 eV); Svi neutroni s energijama do 105 eV zajednički se nazivaju spori neutroni.

══Za metode registracije neutrona, pogledajte Detektori neutrona.

Glavne karakteristike neutrona

Težina. Najtočnije određena vrijednost je razlika između masa jezgri i protona: mn ≈ mr= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, mjerena iz energetske bilance različitih nuklearnih reakcija. Uspoređujući ovu količinu s masom protona, dobivamo (u jedinicama energije)

mn = (939,5527 = 0,0052) MeV;

to odgovara mn" 1,6╥10-24g, ili mn" 1840 me, gdje je me ≈ masa elektrona.

Spin i statistika. Vrijednost 1/2 za spin N potvrđena je velikim brojem činjenica. Spin je izravno mjeren u eksperimentima cijepanja snopa vrlo sporih neutrona u neuniformnom magnetskom polju. U općem slučaju, snop bi se trebao podijeliti na 2J+ 1 odvojenih snopa, gdje je J ≈ spin H. U eksperimentu je uočeno cijepanje na 2 snopa, što implicira da je J = 1/

Kao čestica s polucijelim spinom, N. se pokorava Fermi ≈ Diracovoj statistici (on je fermion); To je neovisno utvrđeno na temelju eksperimentalnih podataka o strukturi atomskih jezgri (vidi Nuklearne ljuske).

Električni naboj neutrona Q = 0. Izravna mjerenja Q iz otklona N zrake u jakom električnom polju pokazuju da je barem Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

Ostali kvantni brojevi neutrona. Po svojim svojstvima dušik je vrlo blizak protonu: n i p imaju gotovo jednake mase, isti spin i sposobni su međusobno se pretvarati, npr. u procesima beta raspada; očituju se na isti način u procesima izazvanim jakim međudjelovanjem, posebice nuklearne sile koje djeluju između parova p≈p, n≈p i n≈n su iste (ako su čestice u istim stanjima). Takva duboka sličnost omogućuje nam da nukleon i proton promatramo kao jednu česticu ≈ nukleon, koji može biti u dva različita stanja, različita u električnom naboju Q. Nukleon u stanju s Q = + 1 je proton, s Q = 0 ≈ H. Prema tome, nukleonu se pripisuje (po analogiji s običnim spinom) neka unutarnja karakteristika ≈ izotonični spin I, jednaka 1/2, čija "projekcija" može uzeti (prema općim pravilima kvantne mehanike) 2I + 1 = 2 vrijednosti: + 1/2 i ≈1/2. Dakle, n i p tvore izotopski dublet (vidi Izotopska invarijantnost): nukleon u stanju s projekcijom izotopskog spina na kvantizacijsku os + 1/2 je proton, a s projekcijom ≈1/2 ≈ H. Kao komponente izotopskog dubleta, N i proton, prema suvremenoj sistematici elementarnih čestica, imaju iste kvantne brojeve: barionski naboj B = + 1, leptonski naboj L = 0, neobičnost S = 0 i pozitivnu unutarnju parnost. Izotopski dublet nukleona dio je šire skupine “sličnih” čestica ≈ tzv. oktet bariona s J = 1/2, B = 1 i pozitivnim unutarnjim paritetom; osim n i p, ova skupina uključuje L-, S╠-, S0-, X
--, X0-hiperoni, koji se razlikuju od n i p po neobičnosti (vidi Elementarne čestice).

Magnetski dipolni moment neutrona, određeno iz pokusa nuklearne magnetske rezonancije jednako je:

mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) me,

gdje je mâ=5,05×10-24erg/gs ≈ nuklearni magneton. Čestica sa spinom 1/2, opisana Diracovom jednadžbom, mora imati magnetski moment jednak jednom magnetonu ako je nabijena, odnosno nuli ako nije nabijena. Prisutnost magnetskog momenta u N., kao i anomalna vrijednost magnetskog momenta protona (mp = 2,79m), ukazuje da ove čestice imaju složenu unutarnju strukturu, odnosno da unutar njih postoje električne struje koje stvoriti dodatni "anomalni" magnetski moment protona je 1,79 m, a približno jednake veličine i suprotnog predznaka je magnetski moment N. (≈1,9 m) (vidi dolje).

Električni dipolni moment. S teorijske točke gledišta, električni dipolni moment d bilo koje elementarne čestice trebao bi biti jednak nuli ako su međudjelovanja elementarnih čestica nepromjenjiva prema vremenskom obratu (T-invarijantnost). Traženje električnog dipolnog momenta u elementarnim česticama jedna je od provjera ovog temeljnog stava teorije, a od svih elementarnih čestica N. je najzgodnija čestica za takva traženja. Pokusi metodom magnetske rezonancije na snopu hladnog N. pokazali su da dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

Interakcije neutrona

N. sudjeluju u svim poznatim interakcijama elementarnih čestica - jakim, elektromagnetskim, slabim i gravitacijskim.

Jaka interakcija neutrona. N i proton sudjeluju u jakim interakcijama kao komponente jednog izotopskog dubleta nukleona. Izotopska invarijantnost jakih interakcija dovodi do određene povezanosti između karakteristika različitih procesa koji uključuju jezgre i protone, na primjer, efektivnih presjeka za raspršenje p+ mezona na protonu i p
-mezon na N. su jednaki, budući da p+p i p-n sustavi imaju isti izotopski spin I = 3/2 i razlikuju se samo u vrijednostima projekcije izotopskog spina I3 (I3 = + 3/2 u prvi i I3 = ≈ 3/2 in u drugom slučaju), presjeci raspršenja K+ na protonu i K╟ na H su identični, itd. Valjanost ovakvog odnosa eksperimentalno je provjerena u velikom broju eksperimenata na visokoenergetskim akceleratorima. [Zbog nepostojanja meta koje se sastoje od neutrona, podaci o interakciji raznih nestabilnih čestica s jezgrama izvlače se uglavnom iz eksperimenata o raspršenju tih čestica na deuteron (d) ≈ ​​​​najjednostavnija jezgra koja sadrži jezgre.]

Pri niskim energijama, stvarne interakcije neutrona i protona s nabijenim česticama i atomskim jezgrama uvelike se razlikuju zbog prisutnosti električnog naboja na protonu, što određuje postojanje Coulombovih sila velikog dometa između protona i drugih nabijenih čestica na udaljenostima kod kojih praktički nema nuklearnih sila kratkog dometa. Ako je energija sudara protona s protonom ili atomskom jezgrom ispod visine Coulombove barijere (koja je za teške jezgre oko 15 MeV), proton se raspršuje uglavnom zbog elektrostatskih sila odbijanja, koje ne dopuštaju česticama približiti se udaljenostima reda radijusa djelovanja nuklearnih sila. N.-ov nedostatak električnog naboja omogućuje mu da prodre u elektronske ljuske atoma i slobodno se približi atomskim jezgrama. To je ono što određuje jedinstvenu sposobnost neutrona pri relativno niskim energijama da izazovu različite nuklearne reakcije, uključujući reakciju fisije teških jezgri. O metodama i rezultatima istraživanja međudjelovanja neutrona s jezgrama vidi članke Spori neutroni, Neutronska spektroskopija, Atomske fisijske jezgre, Raspršenje sporih neutrona na protonima pri energijama do 15 MeV sferno je simetrično u središtu tromosti sustava. To ukazuje da je raspršenje određeno međudjelovanjem n ≈ r u stanju relativnog gibanja s orbitalnim kutnim momentom l = 0 (tzv. S-val). Raspršenje u S-stanju je specifično kvantnomehanički fenomen koji nema analoga u klasičnoj mehanici. Ono prevladava nad raspršenjem u drugim stanjima kada je de Broglieva valna duljina H.

reda veličine ili većeg od polumjera djelovanja nuklearnih sila (≈ Planckova konstanta, v ≈ N. brzina). Budući da je pri energiji od 10 MeV valna duljina H.

Ova značajka nuklearnog raspršenja na protonima pri takvim energijama izravno daje informacije o redu veličine polumjera djelovanja nuklearnih sila. Teoretsko razmatranje pokazuje da raspršenje u S-stanju slabo ovisi o detaljnom obliku potencijala interakcije i opisuje se s dobrom točnošću s dva parametra: efektivnim radijusom potencijala r i takozvanom duljinom raspršenja a. Zapravo, za opisivanje raspršenja n ≈ p broj parametara je dvostruko veći, budući da np sustav može biti u dva stanja s različitim vrijednostima ukupnog spina: J = 1 (tripletno stanje) i J = 0 (singletno država). Iskustvo pokazuje da su duljine raspršenja vodika na protonu i efektivni radijusi međudjelovanja u singletnom i tripletnom stanju različiti, tj. nuklearne sile ovise o ukupnom spinu čestica. Iz pokusa također proizlazi da je vezano stanje čestica sustav np (jezgra deuterija) može postojati samo kada je ukupni spin 1, dok je u singletnom stanju veličina nuklearnih sila nedovoljna za stvaranje vezanog stanja H. ≈ proton. Duljina nuklearnog raspršenja u singletnom stanju, određena iz pokusa raspršenja protona na protonima (dva protona u S-stanju, prema Paulijevom principu, mogu biti samo u stanju s nultim ukupnim spinom), jednaka je duljina raspršenja n≈p u singletnom stanju. To je u skladu s izotopskom invarijantnošću jakih interakcija. Nepostojanje vezanog sustava u singletnom stanju i izotopska invarijantnost nuklearnih sila dovodi do zaključka da vezani sustav dva neutrona, tzv. bineutron, ne može postojati (slično protonima, dva neutrona u S-stanju moraju imaju ukupni spin jednak nuli). Izravni eksperimenti na n≈n raspršenju nisu provedeni zbog odsutnosti neutronskih meta, međutim neizravni podaci (svojstva jezgri) i izravnija ≈ istraživanja reakcija 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n + g ≈ u skladu su s hipotezom o izotopskoj invarijantnosti nuklearnih sila i odsutnosti bineutrona. [Kad bi bineutron postojao, tada bi se u tim reakcijama vrhovi u energetskim distribucijama a-čestica (jezgre 4He) i g-kvanta, redom, promatrali pri dobro definiranim vrijednostima energije.] Iako je nuklearna interakcija u singletnom stanju nije dovoljno jak da formira bineutron, ne isključuje mogućnost formiranja vezanog sustava koji se sastoji samo od velikog broja neutronskih jezgri. Ovo pitanje zahtijeva daljnja teorijska i eksperimentalna istraživanja. Pokušaji da se eksperimentalno otkriju jezgre od tri ili četiri jezgre, kao i jezgre 4H, 5H i 6H, još nisu dali pozitivne rezultate.Unatoč nedostatku konzistentne teorije jakih međudjelovanja, na temelju niza postojećih ideja, moguće je kvalitativno razumjeti neke zakonitosti jakih međudjelovanja i strukture jezgri. Prema tim idejama, snažno međudjelovanje između nuklearnih i drugih hadrona (na primjer, protona) događa se razmjenom virtualnih hadrona (vidi Virtualne čestice) ≈ p-mezoni, r-mezoni itd. Ova slika interakcije objašnjava kratkodometnu prirodu nuklearnih sila, radijus koji je određen Comptonovom valnom duljinom najlakšeg hadrona ≈ p-mezona (jednak 1,4 × 10-13 cm ). Istodobno, to ukazuje na mogućnost virtualne transformacije neutrona u druge hadrone, na primjer, proces emisije i apsorpcije p-mezona: n ╝ p + p- ╝ n. Intenzitet jakih interakcija poznat iz iskustva je takav da N. mora provesti veliku većinu vremena u takvim "disociranim" stanjima, budući da je, takoreći, u "oblaku" virtualnih p-mezona i drugih hadrona. To dovodi do prostorne raspodjele električnog naboja i magnetskog momenta unutar magneta, čije su fizičke dimenzije određene veličinom "oblaka" virtualnih čestica (vidi također Form factor). Konkretno, pokazalo se da je moguće kvalitativno protumačiti gore spomenutu približnu jednakost apsolutne vrijednosti anomalnih magnetskih momenata neutrona i protona, ako pretpostavimo da je magnetski moment neutrona stvoren orbitalnim gibanjem nabijen str
--mezoni emitirani virtualno u procesu n ╝ p + p- ╝ n, a anomalni magnetski moment protona ≈ orbitalno gibanje virtualnog oblaka p+ mezona stvorenog procesom p ╝ n + p+ ╝ p.

Elektromagnetske interakcije neutrona. Elektromagnetska svojstva metala određena su prisutnošću magnetskog momenta, kao i raspodjelom pozitivnih i negativnih naboja i struja koje postoje unutar metala. Sve ove karakteristike, kao što slijedi iz prethodne, povezane su sa sudjelovanjem N. u jakim interakcijama koje određuju njegovu strukturu. Magnetski moment magneta određuje ponašanje magneta u vanjskim elektromagnetskim poljima: cijepanje zrake magneta u nejednolikom magnetskom polju, precesija spina magneta.Unutarnja elektromagnetska struktura magneta manifestira se tijekom raspršenje elektrona visoke energije na magnetu i u procesima nastanka mezona na magnetu.kvanti (fotoprodukcija mezona). Elektromagnetske interakcije neutrona s elektronskim ljuskama atoma i atomskim jezgrama dovode do niza pojava važnih za proučavanje strukture tvari. Međudjelovanje magnetskog momenta neutrona s magnetskim momentima elektronskih ljuski atoma značajno se očituje kod neutrona čija je valna duljina reda veličine ili veća od dimenzija atoma (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).

Interakcija magnetskog momenta neutrona s električnim poljem jezgre uzrokuje specifično raspršenje neutrona, na koje je prvi ukazao američki fizičar J. Schwinger i koje je stoga nazvano "Schwingerovim raspršenjem". Ukupni presjek ovog raspršenja je malen, ali pod malim kutovima (~ 3°) postaje usporediv s presjekom nuklearnog raspršenja; N., raspršeni pod takvim kutovima, visoko su polarizirani.

Interakcija magnetizma ≈ elektrona (n≈e), koja nije povezana s vlastitim ili orbitalnim momentom elektrona, svodi se uglavnom na interakciju magnetskog momenta magnetizma s električnim poljem elektrona. Drugi, očito manji, doprinos (n≈e) interakciji može biti posljedica distribucije električnih naboja i struja unutar N. Iako je (n≈e) interakcija vrlo mala, opažena je u nekoliko eksperimenata.

Slaba interakcija neutrona očituje se u procesima kao što je raspad N.:

hvatanje elektronskog antineutrina protonom:

i mionski neutrino (nm) neutronom: nm + n ╝ p + m-, nuklearno hvatanje miona: m- + p ╝ n + nm, raspadi čudnih čestica, na primjer L ╝ p╟ + n, itd.

Gravitacijska interakcija neutrona. N. je jedina elementarna čestica s masom mirovanja za koju je izravno promatrana gravitacijska interakcija - zakrivljenost putanje dobro kolimiranog snopa hladnog N. u polju zemljine teže. Izmjereno gravitacijsko ubrzanje N., unutar granice eksperimentalne točnosti, podudara se s gravitacijskim ubrzanjem makroskopskih tijela.

Neutroni u svemiru i svemiru blizu Zemlje

Pitanje količine neutrona u svemiru u ranim fazama njegovog širenja igra važnu ulogu u kozmologiji. Prema modelu vrućeg svemira (vidi Kozmologija), značajan dio prvobitno postojećih slobodnih neutrona uspijeva se raspasti tijekom širenja. Dio vodika koji zarobe protoni trebao bi u konačnici dovesti do približno 30% sadržaja He jezgri i 70% protona. Eksperimentalno određivanje postotnog sastava He u svemiru jedan je od kritičnih testova modela vrućeg svemira.

Evolucija zvijezda u nekim slučajevima dovodi do stvaranja neutronskih zvijezda, koje uključuju, posebice, tzv. pulsare.

Zbog svoje nestabilnosti, neutroni su odsutni iz primarne komponente kozmičkih zraka. Međutim, interakcije čestica kozmičkih zraka s jezgrama atoma u zemljinoj atmosferi dovode do stvaranja jezgri u atmosferi. Reakcija 14N (n, p)14C, uzrokovana tim N., glavni je izvor radioaktivnog izotopa ugljika 14C u atmosferi, odakle ulazi u žive organizme; Radiokarbonska geokronološka metoda temelji se na određivanju sadržaja 14C u organskim ostacima. Raspad sporih neutrona koji difundiraju iz atmosfere u svemir blizu Zemlje jedan je od glavnih izvora elektrona koji ispunjavaju unutarnje područje Zemljinog radijacijskog pojasa.

Bombardiranje jezgri urana neutroni berilijev štap je uzeo mnogo više energije nego što je oslobođeno tijekom primarne fisije.

Stoga je za rad reaktora bilo potrebno da se svaki atom razdvoji neutroni

Stoga je za rad reaktora bilo potrebno da se svaki atom razdvoji neutroni berilijeva šipka je pak uzrokovala cijepanje drugih atoma.

Dobar izvor neutroni bio pristupačan čak i za siromašan laboratorij: malo radija i nekoliko grama berilijeva praha.

Ista količina mogla bi se dobiti u ciklotronu za dva dana ako bismo koristili neutroni, izbačen iz berilijeve mete ubrzanim deuteronima.

Tada je bilo moguće pokazati da se radijacija berilija zapravo sastoji od gama zraka i toka neutroni.

Vidite, izvorni tijek neutroni bit će jednostavno sferno širenje od primarne eksplozije, ali će biti zarobljeno berilijem,” objasnio je Fromm, stojeći pokraj Kuatija.

Pakao, akasha, alkoholizam, anđeo, antimaterija, antigravitacija, antifoton, astenija, astrologija, atom, Armagedon, aura, autogeni trening, delirium tremens, nesanica, bestrasnost, Bog, božansko, božanski put, budizam, Buddhi, budućnost, budućnost Svemir, budućnost Sunčevog sustava, vakuum, Veliki zavjet, supstanca, virtualno, utjecaj na sudbinu, vanzemaljska civilizacija, Svemir, potop, inkarnacija, vrijeme, viši um, više znanje, galaksija, geološka razdoblja, Hermes Trismegistos, hiperon, hipnoza, mozak, horoskop, gravitacijski valovi, gravitacija, guna, Tao, dvostruko, depersonalizacija, defekt mase, demon, Zen budizam, dobro zlo, DNK, Drevno znanje, pomicanje kontinenata, Duh, duša, dhyana, vrag, Teorija objedinjenog polja, život, bolesti psiha, podrijetlo života, zvijezda, zemaljski život, znanje o budućnosti, znanje, zombiji, zombifikacija, promjena sudbine, izmijenjena stanja svijesti, mjerenje materije, Smaragdna ploča, imunološki sustav, instinkt, inteligencija, intuicija, savijanje svjetlo, umjetnost

Za štap od bor karbida, visoko upijajući neutroni, objesio je grafitni istiskivač duljine 4,5 m.

Zamjena ovih stupova s ​​grafitnim istiskivačem koji je manje upijajući neutroni, i stvara lokalni reaktor.

Minimalna veličina Najmanja veličina živog inertnog prirodnog tijela prirodnog tijela određena je disperzijom određenom disanjem, materija-energija - atom, uglavnom plin, elektron, korpuskula, biogena migracija atoma. neutron itd.

Ideja o dugovječnoj složenoj jezgri omogućila je Bohru da predvidi da bi čak i vrlo spore bile prikladne. neutroni.

Strukturna razlika između njih svodi se na broj protona koje sadrže, neutroni, mezona i elektrona, međutim svakim uzastopnim dodavanjem proton-elektronskog para u sustav oštro se mijenjaju funkcionalna svojstva cijele agregatne jedinice kao cjeline i to je jasna potvrda regulacije broja fnl.

Reaktor RBMK-1000 je kanalni reaktor, moderator neutroni- grafit, rashladna tekućina - obična voda.

NEUTRON

NEUTRON

(engl. neutron, od lat. neuter - ni jedno ni drugo) (n), električki neutralni element. čestica sa spinom 1/2 i masom malo većom od mase protona; pripada klasi hadrona i ubraja se u skupinu bariona. Sve atomske jezgre građene su od protona i dušika. N. otvoren 1932. god. fizičar J. Chadwick, koji je ustanovio da je otkriveno fizičara V. Bothea i G. Beckera, prodoran, koji se javlja tijekom bombardiranja at. jezgre a-čestice, sastoji se od nenabijenih. ch-ts s masom bliskom protonu.

N. stabilni su samo u sastavu stabilnih at. jezgre. Slobodni N. je nestabilna čestica koja se raspada po shemi: n®p+e-+v=c (beta raspad N.); oženiti se N. t = 15,3 min. U tvarima slobodnih neutrona ima još manje (u gustim tvarima - jedinice - stotine mikrosekundi) zbog njihove jake apsorpcije od strane jezgri. Stoga se slobodni N. javljaju u prirodi ili se dobivaju u laboratoriju samo kao otrov. reakcije. Slobodan N., u interakciji s at. jezgre, uzrokuju razl. . Veća učinkovitost N. u provedbi otrova. reakcije, jedinstvenost međudjelovanja sa sporim N. (efekti rezonancije, difrakcijsko raspršenje u kristalima i dr.) čine N. izuzetno važnim alatom za istraživanje otrov. fizika i fizika TV. tijelo (vidi NEUTRONOGRAFIJA). U praksi N. aplikacije imaju ključnu ulogu kod trovanja. energije, u proizvodnji transuranskih elemenata i radioaktivnosti. izotopi (umjetni), a koriste se i u kemiji. analizi (aktivacijska analiza) i u geol. istraživanje (neutronska karotaža).

Osnovne karakteristike neutrona.

Težina. Najtočnije se određuje razlika između masa neutrona i protona: mn--mp=1,29344(7) MeV, mjereno energijom. ravnoteža dif. ja reakcije. Otuda (i poznata mp) mn = 939,5731(27) MeV ili mn»1,675X10-24 g»1840me (me - el-na).

Spin i statistika. Spin N. J mjeren je cijepanjem snopa vrlo sporog N. u nehomogenom magnetskom polju. . Prema kvant. mehanike, greda bi se trebala razdvojiti na 2J+1 dijela. grozdovi. Uočeno je cijepanje na dva snopa, tj. za N. J = 1/2 i N. podliježe Fermi-Diracovoj statistici (to je neovisno utvrđeno na temelju eksperimentalnih podataka o strukturi at. jezgri).

Raspršenje sporih neutrona na protonima pri energijama do 15 MeV je sferno simetrično u središtu inercijskog sustava. To ukazuje da je raspršenje određeno djelovanjem np u relativnom stanju. kretanja iz orbita. moment l=0 (tzv. S-val). S-raspršenje prevladava nad raspršenjem u drugim stanjima kada de Broglie N. ?? radijus djelovanja otrova. snaga Budući da je pri energiji od 10 MeV za N.?2 10-13 cm, ova značajka raspršenja N. na protonima pri takvim energijama daje informaciju o redu veličine polumjera djelovanja otrova. snaga Iz teorije raspršenja mikročestica proizlazi da raspršenje u S-stanju slabo ovisi o detaljnom obliku akcijskog potencijala i opisuje se s dobrom točnošću s dva parametra: eff. radijus r potencijala i duljina raspršenja a. Da bi se opisalo np raspršenje, broj parametara je dvostruko veći, budući da sustav može biti u dva stanja s različitim vrijednostima ukupnog spina: 1 (tripletno stanje) i 0 (singletno stanje). Iskustvo pokazuje da su duljine raspršenja N. protonom i ef. različiti su radijusi djelovanja u singletnom i tripletnom stanju, tj. otrov. sile ovise o ukupnom spinu h-ts. Konkretno, komunikacije. stanje sustava np - jezgra deuterija može postojati samo pri spinu 1. Duljina raspršenja u singletnom stanju, određena iz eksperimenata pp-raspršenja (dva protona u S-stanju, prema Paulijevom principu, mogu biti samo u stanje s nultim ukupnim spinom), jednaka je duljini np raspršenja u singletnom stanju. Ovo je u skladu s izotopom nepromjenjivost jakog djelovanja. Nedostatak veza. np sustavi u singletnom stanju i izotopi. nepromjenjivost otrov. sile dovode do zaključka da veza ne može postojati. sustavi od dva N-- tzv. bineutron. Izravni pokusi nn-raspršenja nisu provedeni zbog nedostatka neutronskih meta, već neizravno. podaci (svojstva jezgri) i oni izravniji - proučavanje reakcija 3H+3H®4He+2n, p-+d®2n+g su u skladu s izotopskom hipotezom. nepromjenjivost otrov. sile i nepostojanje bineutrona. (Kad bi bineutron postojao, tada bi se u tim reakcijama vrhovi u energetskim distribucijama odgovarajućih a-čestica i g-kvanta opazili pri sasvim određenim energijama.) Iako otrov. Učinak u singletnom stanju nije dovoljno jak za stvaranje bineutrona; to ne isključuje mogućnost stvaranja veze. sustavi koji se sastoje samo od velikog broja neutronskih jezgri (jezgre od tri ili četiri neutrona nisu detektirane).

Elektromagnetsko međudjelovanje.El.-magnet. Sveci N. određuju se prisutnošću magnezija. moment, kao i raspodjela postojeća unutar N. stavit će. i niječu. naboja i struja. Magn. N. moment određuje N. ponašanje u vanjskim situacijama. el.-magn. polja: cijepanje N. snopa u nehomogenom magnetskom polju. polje, precesija spina N. Int. el.-magn. struktura neutrona (vidi FORM FAKTOR) očituje se tijekom raspršenja elektrona visoke energije na neutronu i u procesima proizvodnje mezona na neutronu g-kvantima. Magnetski učinak moment N. s magnetom. momenti elektronskih ljuski atoma značajno se očituje za N., čija je de Broglieva duljina?? veličine (? NEUTRONOGRAFIJA). Magnetske smetnje raspršenje s nuklearnim omogućuje dobivanje zraka polariziranih sporih N. Magnetski učinci. moment N. s električnim nuklearno polje uzrokuje specifičan Schwingerovo raspršenje (na koje je prvi put ukazao američki fizičar Yu. Schwinger). Ukupno raspršenje je malo, ali pod malim kutovima (= 3°) postaje usporedivo s presjekom otrova. raspršivanje; N., raspršeni pod takvim kutovima, visoko su polarizirani. N.-ov odnos s e-nom, a ne vezan uz njegov. odnosno orbite. moment el-na, svodi se na glavnu. do porasta magneta. moment N. s električnim polje e-pošte. Iako je ovaj učinak vrlo malen, bilo ga je moguće uočiti u istraživanju. eksperimenti.

Slab (I. se očituje u procesima kao što su raspad neutrona: n®p+e-+v=e, hvatanje elektrona za proton: v=e+p®n+e+ i mionski neutron: vm+ n®p+m -, otrovno hvatanje miona: m-+r®n+vm, raspadi čudnih čestica, na primjer L®p°+n, kao i u otrovnim reakcijama uzrokovanim II i koje se javljaju s kršenjem prostornog paritet.

Gravitacijska interakcija N. je jedini element koji ima masu mirovanja. h-ts, za rez je gravitacijska sila izravno promatrana. defleksija - zakrivljenost putanje dobro kolimiranog snopa hladnog N u zemljinom gravitacijskom polju.. Izmjerena gravitacija. N., unutar točnosti eksperimenta, podudara se s gravitacijom. ubrzanje makroskopsko tel.

Neutroni u svemiru i svemiru blizu Zemlje.

Pitanje broja čestica u svemiru u ranim fazama njegovog širenja igra važnu ulogu u kozmologiji. Prema modelu vrućeg Svemira to znači. Neki od prvobitno postojećih slobodnih N. imaju vremena da se raspadnu tijekom širenja. Dio N. koji na kraju bude zarobljen od strane protona trebao bi u konačnici dovesti do cca. do 30% sadržaja He jezgri i 70% sadržaja protona. Eksperimentirajmo. određivanje postotka He u Svemiru jedno je od kritičnih. testovi modela vrućeg svemira. Evolucija zvijezda u nekim slučajevima dovodi do stvaranja neutronskih zvijezda (koje uključuju, posebice, pulsare). U primarnoj komponenti kosmosa. N. zraka nema zbog njihove nestabilnosti. Međutim, učinak kosmosa. zraka s jezgrama atoma zemljine atmosfere dovodi do stvaranja dušika u atmosferi. Reakcija 14N (n, p) 14C, uzrokovana ovim N., glavna je. radioaktivni izvor izotop ugljika 14C u atmosferi, odakle ulazi u žive organizme; o određivanju sadržaja 14C u organskoj tvari. Ostaci se temelje na radiokarbonskoj metodi geokronologije. Raspad sporih neutrona koji difundiraju iz atmosfere u svemir blizu Zemlje. pr-vo, javl. jedan od izvora e-pošte koji popunjava interni područje Zemljinih radijacijskih pojaseva.

Fizički enciklopedijski rječnik. - M.: Sovjetska enciklopedija. . 1983 .

NEUTRON

(n) (od lat. neuter - ni jedno ni drugo) - elementarna čestica s nultom električnom snagom. naboja i mase, nešto veće od mase protona. Uz proton pod općim nazivom. Nukleon je dio atomske jezgre. H. ima spin 1/2 i zato se pokorava Fermi-Dirakova statistika(je fermion). Pripada obitelji adra-nov; ima barionski broj B= 1, tj. uključeni u grupu barioni.

Otkrio ga je 1932. J. Chadwick, koji je pokazao da se teško prodiruće zračenje koje proizlazi iz bombardiranja jezgri berilija a-česticama sastoji od električki neutralnih čestica mase približno jednake onoj protona. Godine 1932. D. D. Ivanenko i W. Heisenberg iznijeli su hipotezu da se atomske jezgre sastoje od protona i H. Za razliku od naboja. čestica, H. lako prodire u jezgre pri bilo kojoj energiji i velika je vjerojatnost da uzrokuje nuklearne reakcije uhvatiti (n,g), (n,a), (n, p), ako je ravnoteža energije u reakciji pozitivna. Vjerojatnost egzotermnog nuklearna reakcija raste kako usporava H. Obrnuto proporcionalno. njegovu brzinu. Povećanje reakcija hvatanja H. kada se uspore u medijima koji sadrže vodik otkrili su E. Fermi i suradnici 1934. Sposobnost H. da uzrokuje fisiju teških jezgri, otkrili su O. Hahn i F. Strassmann (F. Strassman) 1938. (vidi nuklearna fizija), poslužio je kao temelj za stvaranje nuklearnog oružja i nuklearne energije. Osobitost interakcije s materijom sporih neutrona, koji imaju de Broglievu valnu duljinu reda atomskih udaljenosti (efekti rezonancije, difrakcija itd.), služi kao osnova za široku upotrebu neutronskih zraka u fizici čvrstog stanja. (Klasifikacija H. po energijama - brza, spora, toplinska, hladna, ultrahladna - vidi čl. Neutronska fizika.)

U slobodnom stanju, H. je nestabilan - podvrgnut je B-raspadu; n p + e - + v e; njegov životni vijek t n = = 898(14) s, granična energija spektra elektrona je 782 keV (vidi. beta raspad neutrona). U vezanom stanju kao dio stabilnih jezgri, H. je stabilan (prema eksperimentalnim procjenama, njegov životni vijek prelazi 10 32 godine). Prema astr. Procjenjuje se da 15% vidljive tvari svemira predstavlja H., koji je dio jezgri 4 He. H. je glavni komponenta neutronske zvijezde. Slobodni H. u prirodi nastaju u nuklearnim reakcijama uzrokovanim a-česticama radioaktivnog raspada, kozmičke zrake a kao rezultat spontane ili prisilne fisije teških jezgri. Umjetnost. izvori H. su nuklearni reaktori, nuklearne eksplozije, akceleratori protona (prosječne energije) i elektrona s metama od teških elemenata. Izvori monokromatskih H. zraka s energijom od 14 MeV su niskoenergetski. akceleratori deuteron s tricijevom ili litijskom metom, au budućnosti bi se termonuklearne termonuklearne instalacije mogle pokazati kao intenzivni izvori takvog H. (Cm. Izvori neutrona.)

Glavne karakteristike H.

Misa H. t p = 939,5731(27) MeV/s 2 = = 1,008664967(34) at. jedinice masa 1.675. 10 -24 g. Razlika između masa H. i protona mjerena je od maks. točnost od energije. ravnoteža reakcije hvatanja H. protonom: n + p d + g (g-kvantna energija = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c 2 .

Električni naboj H. Q n = 0. Najtočnija izravna mjerenja Q n nastaju otklanjanjem zraka hladnog ili ultrahladnog H. u elektrostatičke. polje: Q n<= 3·10 -21 nju - naboj elektrona). Kosv. električni podaci neutralnost makroskopski. količinu plina koju daju Q n<= 2·10 -22 e.

Okreni H. J= 1/2 utvrđeno je iz izravnih pokusa cijepanja H zrake u nehomogenom magnetskom polju. polje na dvije komponente [u općem slučaju broj komponenti je jednak (2 J + 1)].

Interni paritet H. pozitivan. Izotopski spin I = 1 / 2, dok je projekcija izotop. leđa H. ja 3 = - 1/2. Unutar S.U.(3)-simetrija H. uključena je u barionski oktet (vidi. Unitarna simetrija).

Magnetski moment H. Unatoč električnoj neutralnosti H. njegov magnetski moment. moment je značajno različit od nule: m n = - 1,91304184(88)m I, gdje je m I = e/ 2m str c- nuklearni magneton(m p - masa protona); znak magneta moment se određuje u odnosu na smjer njegove vrtnje. Magnetska usporedba momenti protona (m p = 2.7928456) i H. omogućio je hipotezu o ulozi p-mezonske okoline (ogrtača) “golog” nukleona u nastanku nukleonske strukture. Omjer m p i m n (m p / m n - 3 / 2) može se objasniti u okviru ideja o strukturi kvarkova nukleona (vidi dolje). Naib. točno m n izmjereno usporedbom s m p metodom nuklearna magnetska rezonancija na hrpu hladnog H.

Električni dipolni moment H. Dinamički, tj. inducirani, dipolni moment H. može nastati u jakom električnom. polje, npr. pri raspršenju H. na teškoj jezgri ili pri raspršenju g-zraka na deuteronu. Promjena energije čestica u električnoj energiji. polje je određeno relacijom D = -(a o 2 /2). E 2, gdje je a 0 polarizabilnost čestice, E - jakost polja. Eksperimenti daju procjene 0<= 10 -42 см 3 (принята , в к-рой = S= 1).

Statički električni dipolni moment (EDM) elementarne čestice mora biti identički jednak nuli ako su interakcije koje doživljava nepromjenjive u odnosu na vremenski preokreti(T-invarijante). EDM je različit od nule ako T-narušena je nepromjenjivost, što prema CPT teorem(tj. konjugacija naboja, prostorna inverzija i vremenski obrat), ekvivalentna je kršenju SR-in-varijantnost. Iako kršenje SR-invarijantnost je otkrivena još 1964. godine u raspadu K 0 L-meson, i dalje SR-neinvarijantni učinci za druge čestice (ili sustave) nisu uočeni. U modernom unificirane mjerne teorije elementarnih čestica kršenja T(ili C.P.)-invarijantnost se može pojaviti u elektroslaba interakcija, iako je veličina učinka iznimno mala. razlika modeli kršenja SR-invarijante predviđaju vrijednost EDM H. na razini (10 -24 -10 -32) e. vidi Zbog svoje električne neutralnost H. vrlo je zgodan objekt za pretragu SR-nepromjenjivost. Naib. osjetljiva i pouzdana metoda – NMR metoda s električnim polje superponirano na magnet. iole. Promjena smjera električne polje uz zadržavanje svih ostalih karakteristika rezonantnog NMR spektrometra uzrokuje pomak u NMR frekvenciji za vrijednost D v = - 4dE, Gdje d- EDM. Za d ~ 10 -25 e. cm Dv ~10 -6 Hz. Koristeći metodu zadržavanja ultrahladnog H. u NMR spektrometru, moguće je postići takvu osjetljivost. Primljeno max. točno ograničenje na EDM H.: d n<= 2·10 -25 e. cm .

H struktura.

H. uz proton spada u najlakše barione. Prema suvremenom ideje, sastoji se od tri najlakše valencije kvarkovi(dva d-kvarkovi i jedan u-quark) od tri boje koje tvore bezbojnu kombinaciju. Osim valentnih kvarkova i onih koji ih vežu gluoni nukleon sadrži "more" virtualnih kvarkova, uključujući teške (čudne, šarmirane, itd.). Kvantni brojevi H. u potpunosti su određeni skupom valentnih kvarkova i prostora. struktura – dinamika međudjelovanja kvarkova i gluona. Značajka ove interakcije je povećanje eff. interakcijske konstante ( djelotvoran naplatiti)s povećanjem udaljenosti, tako da je veličina područja interakcije ograničena područjem tzv. zatvorenost kvarkova - područje zatvorenosti obojenih objekata, čiji je polumjer ~10 -13 cm (vidi. Zadržavanje boje).

Dosljedan opis strukture hadrona na temelju suvremenih teorija jake interakcije - kvantna kromodinamika - pri susretu s teorijskim. poteškoće, međutim, za mnoge u potpunosti će zadovoljiti zadatke. rezultati su dani opisom interakcije nukleona, predstavljenih kao elementarni objekti, kroz izmjenu mezona. Eksperimentirajmo. istraživanje prostora. H. struktura se izvodi pomoću raspršenja leptona visoke energije (elektrona, miona, neutrina, koji se u modernoj teoriji smatraju točkastim česticama) na deuteronima. Doprinos raspršenja na protonu mjeri se u dep. eksperiment i može se oduzeti pomoću definicije. će izračunati. postupci.

Elastično i kvazielastično (s cijepanjem deuterona) raspršenje elektrona na deuteronu omogućuje pronalaženje električnih gustoća. naboj i magnetski trenutak H. ( faktor oblika H.). Prema eksperimentu, magnetska gustoća. moment H. s točnošću reda nekoliko. postotak podudara se s distribucijom električne gustoće. naboj protona i ima srednji kvadratni radijus od ~0,8·10 -13 cm (0,8 F). Magn. H. faktor forme dosta dobro opisuje tzv. dipolni f-loj G M n = m n (1 + q 2 /0,71) -2, gdje je q 2 - kvadrat prenesene količine gibanja u jedinicama (GeV/c) 2.

Složenije je pitanje o veličini električne struje. (naboj) faktor oblika H. G E n. Iz pokusa raspršenja deuterona možemo zaključiti da G E n ( q 2 ) <= 0,1 u intervalu kvadrata odaslanih impulsa (0-1) (GeV/c) 2. Na q 2 0 zbog jednakosti nuli električnoj. naplatiti H. G E n- > 0, međutim, može se odrediti eksperimentalno dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0 . Ova vrijednost je max. točno utvrđeno iz mjerenja duljine rasipanja H. na elektronskom omotaču teških atoma. Osnovni, temeljni Dio ove interakcije određen je magnetskim poljem. moment H. Max. precizni pokusi daju duljinu ne-raspršenja A ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, što se razlikuje od izračunate vrijednosti određene magnetskim poljem. trenutak H.: a ne = -1,468. 10 -16 cm. Razlika između ovih vrijednosti daje srednji kvadratni električni. radijus H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2=0 = -0,02 F 2 . Ove se brojke ne mogu smatrati konačnima zbog velike raspršenosti podataka, dekompozicije. eksperimenti koji premašuju prijavljene pogreške.

U duboko neelastični proces raspršenje (interakcija s proizvodnjom mnogih sekundarnih hadrona, prvenstveno piona), upadna točkasta čestica (lepton) izravno interagira s točkastim komponentama nukleona - kvarkovima. Kvarkov sastav H. ( ddu)maks. jasno se otkriva u eksperimentima s interakcijom neutrina i antineutrina visoke energije s metama protona i neutrona (koji sadrže deuterij). Na primjer, ukupni presjek reakcije s v m n m - X (gdje je X skup hadrona) je približno dvostruko veći od ukupnog reakcijskog presjeka v m p m - X, budući da v m komunicira samo sa d-kvark [kvark sastav protona ( uud)]. Također Ispravci ovih jednostavnih odnosa ukupnih presjeka odnose se uglavnom. uz prisutnost "mora" virtualnih parova kvark-antikvark.

Interakcije H.

Jaka interakcija H. s nukleonima. Kao posljedica toga, izotopski Invarijantnost je jednakost presjeka za interakcije neutron-neutron i proton-proton, ako se u potonjem slučaju uzme u obzir doprinos Coulombove interakcije. Na razini kvark-gluon izotop. je posljedica male razlike u masama d- I u-kvarkovi (ako je sama masa kvarka mala). Ovo također objašnjava malu razliku između masa protona i H., kao i veličinu i predznak te razlike ( d- kvark je teži u-kvark).

Pri niskim energijama (do 15 MeV) raspršenje H. na protonu je izotropno u sustavu središta mase, tj. interakcija je određena uglavnom. S-val (relativno gibanje s orbitalnim momentom L= 0). Za S-valna interakcija, presjek raspršenja može se karakterizirati s dva parametra - eff. radijus potencijala interakcije i duljina raspršenja. Ovisnost o srodnicima. smjer spinova H. i protona udvostručuje broj parametara, budući da su duljine raspršenja za singletno (ukupni spin sustava 0) i triplet (ukupni spin 1) stanja različite (razlikuju se nekoliko puta). Moderno vrijednosti duljina raspršenja i ef. polumjeri (u F): = 1,70(3), r os= 2,67(3). Parametri np raspršenja ne mogu se izravno uspoređivati ​​s pp i nn raspršenjem, budući da pp i nn sustavi, u skladu s Paulijevo načelo ne može biti u tripletnom stanju. Duljina singleta pp raspršenja jednaka je: A pp = -7,815(8) F, r 0 = 2,758 F. Izračun Coulombovog doprinosa a pp omogućuje dobivanje čisto nuklearne pp duljine raspršenja a I pp, ispada da je rub jednak -17,25 F. Prema izotopu. nepromjenjivost, A ja pp = A nn. Određivanje parametara nn-raspršenja je težak problem, jer izravna interakcija slobodnog H. još nije uočena zbog težine eksperimenta. Predloženo ih je nekoliko. eksperimentalne opcije za traženje izravnog nn-raspršenja u snopovima pulsirajućih ili stacionarnih reaktora visokog protoka.

Naib. određene informacije o A str . dobivena proučavanjem reakcije p-d 2ng: a nn = - 18,45(46) F, a reakcije nd p2n: a nn = - 16.73(45) F. Neslaganje u rezultatima nastaje zbog dvosmislenosti postupka ekstrapolacije na nultu energiju H. i nedovoljnog opisa deuterona. Uspoređujući A nn i a pp, možemo zaključiti da je izotop. nepromjenjivost je opažena, iako eksperimentalna. nedovoljna.

U ranoj fazi razvoja nuklearne fizike, osnove su imale veliku ulogu u razumijevanju svojstava nuklearnih sila. karakteristike deuterona. Deuteron je vezano tripletno stanje s energijom vezanja od -2,224 MeV. Singletno stanje je pozitivno. energija vezanja 64 keV i predstavlja rezonanciju. Dr. U niskoenergetskom području u np sustavu nema rezonancija i vezanih stanja. Ova dva parametra omogućuju određivanje interakcije nukleon-nukleon i polumjera nuklearnih sila. Prisutnost kvadrupolnog elektrika u deuteronu. trenutak Q = 2.859. 10 -27 cm 2 dovodi do zaključka o postojanju tenzorskih nuklearnih sila.

Radijacija hvatanje H. protonom, nr dg, najjednostavnija je nuklearna reakcija. Presjek zahvata pri niskim energijama H ovisi o brzini H kao 1 / u . Za toplinski H. (s l = 1,73) s n g = 0,311 ambar.

Izotopski nepromjenjivost nuklearnih sila i poznato singletno np stanje omogućuju opravdanje nepostojanja vezanog nn stanja (di-neutrona). Eksperimentirajmo. potrage za ovim u reakcijama tipa A + B C + 2n potvrđuju ovaj zaključak: presjek proizvodnje dineutrona<=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.

Pri visokim energijama interakcije nukleon-nukleon mijenja se njezin karakter. Pri energijama upadnih nukleona (200-400) MeV, što odgovara njihovom približavanju na udaljenost od ~0,3 F, u međudjelovanju se javljaju odbojne reakcije. snaga. Ovaj se fenomen obično uspoređuje s postojanjem krute odbojne jezgre (jezgre) nukleona i pripisuje se dominantnoj ulozi na kratkim udaljenostima izmjene teških vektorskih mezona, na primjer. w-mezoni. Ovo objašnjenje nije jedino moguće. U modelu "quark bag" (vidi Kvarkovi modeli) ista se pojava objašnjava spajanjem na malim udaljenostima dvaju nukleona u jednu šestkvarkovu vrećicu, čija se svojstva kvalitativno razlikuju od svojstava pojedinačnih nukleona; To dovodi do činjenice da se dva pojedinačna nukleona ne opažaju eksperimentalno na malim udaljenostima.

Na višim energijama, međudjelovanja postaju u biti neelastična i popraćena su multiplima. stvaranje p-mezona i težih čestica (vidi. Višestruki procesi). Svojstva kvarkova i gluona igraju odlučujuću ulogu u dinamici međudjelovanja, uzrokujući stvaranje mlazova sekundarnih hadrona (vidi sl. Hadronski mlaz)i tako dalje.

Interakcija H. s jezgrama i tvari. Kao i kod interakcije s protonom, interakcija H. s jezgrama opisana je prilično kratkodometnim silama u usporedbi s de Broglieovom valnom duljinom H. Za niske energije, interakcija je opisana duljinom raspršenja i polumjerom potencijala . jama. Nepostojanje barijere za prodor H. u jezgru dovodi do niske energije za H. ulogu ima reakcijski kanal koji prolazi kroz stvaranje spoja jezgre(složene jezgre). Neutronske rezonancije određene stanjima složene jezgre na tzv. rezonantne energije H. su dobro odvojene (vidi. Neutronska spektroskopija). Pri ~ (0,1 - 1) MeV u srednjim i teškim jezgrama preklapaju se i ponašanje presjeka se opisuje statistički. Fenomenološki, ponašanje presjeka za interakciju H. s jezgrama opisuje se funkcijama sila s, p, d neutronske rezonancije s karakterističnim fluktuacijama. Kod viših energija fenomenološki. opis prosječnih dionica postiže se pomoću optički model, jezgra. Interakcija visokoenergetskog H. s jezgrama slična je interakciji protona s jezgrom.

Za spori H. njegova valna svojstva i koherentna interakcija s uređenim kondenzatorima postaju odlučujuća. srijedom. H. s valnom duljinom bliskom međuatomskim udaljenostima najvažnije su sredstvo proučavanja strukture čvrstih tijela i dinamike pobuđenja u njima. Prisutnost H. mag. moment čini zrake polarizatora. H. je izrazito osjetljiv. alat za proučavanje distribucije magnetizacije u tvari (vidi. Neutronografija).

Značajka interakcije H. s većinom jezgri je pozitivna. , što dovodi do koeficijenta. refrakcija< 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. Neutronska optika).

H. i slaba (elektroslaba) interakcija. Važan izvor informacija o elektroslabim međudjelovanju je b-raspad slobodnog H. Na razini kvarka taj proces odgovara prijelazu. Obrnuti proces interakcije elektrona antineutrina s protonom naziva se. obrnuti b-raspad. Ova klasa procesa uključuje elektroničko snimanje, koji se javlja u jezgrama, re - n v e.

Raspad slobodnog H. uzimajući u obzir kinematiku. parametre opisuju dvije konstante – vektor GV, koji proizlaze iz vektorska struja očuvanja sveučilišta. konstanta slabe interakcije i aksijalni vektor G A , vrijednost reza određena je dinamikom snažno međudjelovajućih komponenti nukleona – kvarkova i gluona. Valne funkcije početnog H. i konačnog protonskog i n p prijelaza zbog izotopskog. invarijantnosti su prilično točno izračunate. Kao rezultat, izračun konstanti G V I G A iz raspada slobodnog H. (za razliku od proračuna iz b-raspada jezgri) nije povezan s uzimanjem u obzir nuklearnih strukturnih čimbenika.

Životni vijek H. bez uzimanja u obzir određenih korekcija jednak je: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , gdje je k uključuje kinematičku faktori i Coulombove korekcije ovisno o graničnoj energiji b-raspada i korekcije zračenja.

Vjerojatnost raspada polarizatora. H. sa spinom S , energije i momenti elektrona i antineutrina i R e, općenito se opisuje izrazom:

Coef. korelacije a, A, B, D može se prikazati kao funkcija iz parametra a =(G A/G V,)exp( ja f). Faza f je različita od nule ili p if T-invarijantnost je prekinuta. U tablici dati su eksperimentalni podaci. vrijednosti za ove koeficijente. i proizašla značenja a i f.

Primjetna je razlika između ovih podataka. pokusa za t n, dosežući nekoliko. postotak.

Opis elektroslabe interakcije koja uključuje H. pri višim energijama mnogo je kompliciraniji zbog potrebe uzimanja u obzir strukture nukleona. Na primjer, m - -hvatanje, m - p n v m je opisan s najmanje dvostruko većim brojem konstanti. H. je također testiran s drugim hadronima bez sudjelovanja leptona. Takvi procesi uključuju sljedeće.

1) Raspadi hiperona L np 0, S + np +, S - np - itd. Smanjena vjerojatnost ovih raspada je nekoliko. puta manje nego za nečudne čestice, što se opisuje uvođenjem Cabibbo kuta (vidi. Cabibbo kut).

2) Slaba interakcija n - n ili n - p, koja se manifestira kao neočuvanje prostora. paritet. Uobičajena veličina učinaka uzrokovanih njima je reda veličine 10 -6 -10 -7.

Interakcija H. sa srednjim i teškim jezgrama ima niz značajki, što u nekim slučajevima dovodi do značenja. pojačavanje učinaka neočuvanje pariteta u jezgrama. Jedan od tih učinaka je povezan. razlika u presjeku apsorpcije H. s polarizacijom u smjeru širenja i protiv njega, rubovi u slučaju jezgre 139 La jednaka je 7% pri = 1,33 eV, što odgovara R- valna neutronska rezonancija. Razlog povećanja je kombinacija niske energije. širina stanja složene jezgre i velika gustoća razina suprotnih pariteta u ovoj složenoj jezgri, što osigurava 2-3 reda veličine veće miješanje komponenata različitih pariteta nego u nisko ležećim stanjima jezgri. Rezultat je niz učinaka: asimetrija emisije g-kvanta u odnosu na spin uhvaćenih polarizatora. H. u reakciji (n, g), asimetrija emisije naboja. čestica tijekom raspada spojenih stanja u reakciji (n, p) ili asimetrije emisije lakog (ili teškog) fisijskog fragmenta u reakciji (n, f). Asimetrije imaju vrijednost 10 -4 -10 -3 pri toplinskoj energiji H. V R-valne neutronske rezonancije ostvaruju se dodatno. pojačanje povezano sa suzbijanjem vjerojatnosti stvaranja komponente koja održava paritet ovog složenog stanja (zbog male širine neutrona R-rezonancija) s obzirom na komponentu nečistoće sa suprotnim paritetom koja je s-rezonancija-som. To je kombinacija nekoliko. faktori pojačanja omogućuju izuzetno slabom učinku da se manifestira s veličinom karakterističnom za nuklearnu interakciju.

Interakcije s kršenjem barionskog broja. Teorijski modeli veliko ujedinjenje I superunifikacije predvidjeti nestabilnost bariona – njihov raspad na mezone. Ovi raspadi mogu biti vidljivi samo za najlakše barione - p i n, koji su dio atomskih jezgri. Za interakciju s promjenom barionskog broja za 1, D B= 1, očekivala bi se transformacija H. tipa: n e + p - ili transformacija s emisijom čudnih mezona. Potraga za procesima ove vrste provedena je u pokusima s podzemnim detektorima mase nekoliko. tisuća tona. Na temelju ovih eksperimenata možemo zaključiti da je vrijeme raspada H. s kršenjem barionskog broja više od 10 32 godine.

Dr. mogući tip interakcije s D U= 2 može dovesti do pojave interkonverzije H. i antineutroni u vakuumu, tj . U nedostatku vanjskih polja ili pri njihovoj niskoj magnitudi, stanja H. i antineutrona su degenerirana, budući da su im mase iste, stoga ih čak i ultraslaba interakcija može pomiješati. Kriterij male vanjske polja je malenost međudjelovanja energije magnet. moment H. s magnetom. polje (n i n ~ imaju suprotne magnetske predznake) u usporedbi s energijom određenom vremenom T opažanja H. (prema odnosu nesigurnosti), D<=hT -1 . Pri promatranju proizvodnje antineutrona u H snopu iz reaktora ili drugog izvora T je vrijeme leta H. do detektora. Broj antineutrona u snopu raste kvadratno s povećanjem vremena leta: /N n ~ ~ (T/t osc) 2, gdje je t osc vrijeme oscilacije.

Izravni pokusi promatranja proizvodnje u snopovima hladnog H. iz reaktora visokog protoka daju ograničenje na t osc > 10 7 s. U pokusima koji se pripremaju može se očekivati ​​povećanje osjetljivosti do razine t osc ~ 10 9 s. Ograničavajuće okolnosti su max. intenzitet H. snopova i simulacija fenomena antineutronske anihilacije u kozmičkom detektoru. zrake.

Dr. metoda promatranja oscilacija – promatranje anihilacije antineutrona, koji mogu nastati u stabilnim jezgrama. Štoviše, zbog velike razlike između energija međudjelovanja nastajućeg antineutrona u jezgri i energije vezanja H. eff. vrijeme opažanja postaje ~ 10 -22 s, ali veliki broj promatranih jezgri (~ 10 32) djelomično kompenzira smanjenje osjetljivosti u usporedbi s eksperimentom na zrakama H. ​​Iz podataka podzemnih eksperimenata u potrazi za raspadom protona, nepostojanje događaja s oslobađanjem energije od ~ 2 GeV može se s određenom nesigurnošću, ovisno o nepoznavanju točne vrste međudjelovanja antineutrona unutar jezgre, zaključiti da je t osc > (1-3). 10 7 str. Stvorenja Povećanje granice t osc u ovim pokusima otežano je pozadinom uzrokovanom međudjelovanjem kozmičkih čestica. neutrina s jezgrama u podzemnim detektorima.

Treba napomenuti da je potraga za raspadom nukleona s D B= 1 i potraga za -oscilacijama neovisni su eksperimenti, budući da su uzrokovani temeljno različitim vrste interakcija.

Gravitacijska interakcija H. Neutron je jedna od rijetkih elementarnih čestica koje padaju u gravitaciju. Zemljino polje može se promatrati eksperimentalno. Izravno ubrzanje gravitacije za H. provodi se s točnošću od 0,3% i ne razlikuje se od makroskopskog. Pitanje usklađenosti ostaje relevantno princip ekvivalentnosti(jednakost inercijskih i gravitacijskih masa) za H. i protona.

Najtočniji pokusi provedeni su metodom Et-težine za tijela s različitim prosjekom. vrijednosti omjera A/Z Gdje A - na. broj, Z- naboj jezgri (u jedinicama elementarnog naboja e). Iz ovih pokusa proizlazi da je ubrzanje gravitacije za H. i protone identično na razini 2·10 -9, a jednakost gravitacije. a inertne mase na razini ~10 -12.

Gravitacija ubrzanje i usporavanje široko se koriste u pokusima s ultrahladnim H. Primjena gravitacije. Refraktometar za hladno i ultrahladno H. omogućuje mjerenje s velikom točnošću duljina koherentnog raspršenja H. na tvari.

H. u kozmologiji i astrofizici

Prema suvremenom ideje, u modelu Hot Universe (vidi. Teorija vrućeg svemira) Formiranje bariona, uključujući protone i vodik, događa se u prvim minutama života Svemira. Nakon toga, određeni dio H., koji nije imao vremena da se raspadne, biva zarobljen od strane protona uz stvaranje 4 He. Omjer vodika i 4He je 70% prema 30% po težini. Tijekom nastanka zvijezda i njihove evolucije, dalje nukleosinteza, do željeznih jezgri. Formiranje težih jezgri događa se kao rezultat eksplozija supernova s ​​rađanjem neutronskih zvijezda, stvarajući mogućnost sukcesivnih. hvatanje H. nuklidima. U ovom slučaju kombinacija tzv. s-proces – sporo hvatanje H. s b-raspadom između uzastopnih hvatanja i r-proces - brzi sekvencijalni. hvatanje tijekom eksplozije zvijezda uglavnom. može objasniti promatrano prevalencija elemenata u svemiru objekti.

U primarnoj komponenti kozmičkog H. zrake vjerojatno nema zbog njihove nestabilnosti. H., formirana na površini Zemlje, difuzijom u svemir. i raspadajući se tamo, očito, doprinose stvaranju komponenti elektrona i protona radijacijski pojasevi Zemlja.

Lit.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Fizika neutrona niske energije, M., 1965.; Aleksandrov Yu. A. Osnovna svojstva neutrona, 2. izdanje, M., 1982.

V. M. Lobashov.

Fizička enciklopedija. U 5 svezaka. - M.: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik A. M. Prokhorov. 1988 Veliki enciklopedijski rječnik Rječnik sinonima

Neutralna elementarna čestica s masom bliskom masi protona. Zajedno s protonima, neutroni tvore atomsku jezgru. U slobodnom stanju neutron je nestabilan i raspada se na proton i elektron. Pojmovi nuklearne energije. Koncern Rosenergoatom,... ... Pojmovi nuklearne energije

Neutron- (n), neutralna elementarna čestica mase nešto veće od mase protona. Otkrio i imenovao engleski fizičar J. Chadwick 1932. Neutroni su stabilni samo unutar jezgri. Masa neutrona je 1,7 x 10 24 g. Slobodni neutron... ... Ilustrirani enciklopedijski rječnik

NEUTRON, neutron, muž. (od lat. neutrum, lit. ni jedno ni drugo) (fizički neol.). Materijalna čestica koja ulazi u jezgru atoma, bez električnog naboja, električki neutralna. Ušakovljev objašnjavajući rječnik. D.N. Ushakov. 1935. 1940. … Ušakovljev objašnjavajući rječnik

NEUTRON, ha, muž. (specijalista.). Električni neutralna elementarna čestica s masom gotovo jednakom masi protona. | pril. neutron, oh, oh. Ozhegovov objašnjavajući rječnik. SI. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949. 1992. … Ozhegovov objašnjavajući rječnik

neutron- Neutralna elementarna čestica s masom bliskom masi protona. Zajedno s protonima, neutroni tvore atomsku jezgru. U slobodnom stanju je nestabilan i raspada se na proton i elektron. Teme... ... Vodič za tehničke prevoditelje

NEUTRON
Neutron

Neutron– neutralna čestica koja pripada klasi bariona. Zajedno s protonom, neutron tvori atomsku jezgru. Masa neutrona m n = 938,57 MeV/s 2 ≈ 1,675·10 -24 g. Neutron, kao i proton, ima spin 1/2ć i fermion je. Također ima magnetski moment μ n = - 1,91μ N , gdje je μ N = e ć /2m r s – nuklearni magneton (m r – masa protona, koristi se Gaussov sustav jedinica). Veličina neutrona je oko 10 -13 cm.Sastoji se od tri kvarka: jednog u-kvarka i dva d-kvarka,tj. njegova struktura kvarka je udd.
Neutron, budući da je barion, ima barionski broj B = +1. Neutron je nestabilan u slobodnom stanju. Budući da je nešto teži od protona (za 0,14%), dolazi do njegovog raspada uz stvaranje protona u konačnom stanju. U ovom slučaju nije narušen zakon održanja barionskog broja, budući da je barionski broj protona također +1. Kao rezultat ovog raspada, također se proizvode elektron e - i elektronski antineutrino e. Do raspada dolazi zbog slabe interakcije.

Shema raspada n → p + e - + e.

Vrijeme života slobodnog neutrona je τ n ≈ 890 sec. U atomskoj jezgri, neutron može biti stabilan kao proton.
Neutron, kao hadron, sudjeluje u jakoj interakciji.
Neutron je 1932. godine otkrio J. Chadwick.

Prvo poglavlje. SVOJSTVA STABILNIH JEZGRA

Gore je već rečeno da se jezgra sastoji od protona i neutrona vezanih nuklearnim silama. Ako masu jezgre mjerimo u jedinicama atomske mase, ona bi trebala biti blizu mase protona pomnožene s cijelim brojem koji se naziva maseni broj. Ako je naboj jezgre maseni broj, to znači da jezgra sadrži protone i neutrone. (Broj neutrona u jezgri obično se označava sa

Ova svojstva jezgre odražavaju se u simboličkoj notaciji, koja će se koristiti kasnije u obrascu

gdje je X naziv elementa čijem atomu pripada jezgra (npr. jezgre: helij - , kisik - , željezo - uran

Glavne karakteristike stabilnih jezgri su: naboj, masa, radijus, mehanički i magnetski momenti, spektar pobuđenih stanja, parnost i kvadrupolni moment. Radioaktivne (nestabilne) jezgre dodatno karakteriziraju životni vijek, vrsta radioaktivnih transformacija, energija emitiranih čestica i niz drugih posebnih svojstava o kojima će biti riječi u nastavku.

Prije svega, razmotrimo svojstva elementarnih čestica koje čine jezgru: protona i neutrona.

§ 1. OSNOVNE ZNAČAJKE PROTONA I NEUTRONA

Težina. U jedinicama mase elektrona: masa protona, masa neutrona.

U jedinicama atomske mase: masa protona, masa neutrona

U energetskim jedinicama, masa mirovanja protona je masa mirovanja neutrona.

Električno punjenje. q je parametar koji karakterizira interakciju čestice s električnim poljem, izražen u jedinicama naboja elektrona gdje

Sve elementarne čestice nose količinu elektriciteta jednaku ili 0 ili Naboj protona Naboj neutrona je nula.

Spin. Spinovi protona i neutrona su jednaki.Obje čestice su fermioni i pokoravaju se Fermi-Diracovoj statistici, a time i Paulijevom principu.

Magnetski moment. Ako masu protona zamijenimo formulom (10), koja umjesto mase elektrona određuje magnetski moment elektrona, dobivamo

Veličina se naziva nuklearni magneton. Moglo bi se pretpostaviti analogijom s elektronom da je spinski magnetski moment protona jednak. Međutim, iskustvo je pokazalo da je protonov vlastiti magnetski moment veći od nuklearnog magnetona: prema suvremenim podacima

Osim toga, pokazalo se da nenabijena čestica - neutron - također ima magnetski moment koji je različit od nule i jednak

Prisutnost magnetskog momenta u neutronu i tako velika vrijednost magnetskog momenta u protonu proturječe pretpostavkama o točkastoj prirodi ovih čestica. Brojni eksperimentalni podaci dobiveni posljednjih godina pokazuju da i proton i neutron imaju složenu nehomogenu strukturu. U središtu neutrona nalazi se pozitivan naboj, a na periferiji negativan naboj jednake veličine raspoređen u volumenu čestice. Ali budući da je magnetski moment određen ne samo veličinom struje koja teče, već i područjem koje ona pokriva, magnetski momenti koje oni stvaraju neće biti jednaki. Stoga neutron može imati magnetski moment dok ostaje općenito neutralan.

Međusobne transformacije nukleona. Masa neutrona je 0,14% veća od mase protona, odnosno 2,5 puta veća od mase elektrona,

U slobodnom stanju, neutron se raspada na proton, elektron i antineutrino: Njegov prosječni životni vijek je blizu 17 minuta.

Proton je stabilna čestica. Međutim, unutar jezgre može se pretvoriti u neutron; u ovom slučaju reakcija se odvija prema shemi

Razlika u masama čestica s lijeve i desne strane kompenzira se energijom koju protonu prenose drugi nukleoni u jezgri.

Proton i neutron imaju iste spinove, gotovo iste mase i mogu se transformirati jedan u drugog. Kasnije će se pokazati da su nuklearne sile koje djeluju između ovih čestica u parovima također identične. Zbog toga se nazivaju zajedničkim imenom - nukleon i kažu da nukleon može biti u dva stanja: proton i neutron, koja se razlikuju u odnosu prema elektromagnetskom polju.

Neutroni i protoni međusobno djeluju zbog postojanja nuklearnih sila koje po prirodi nisu električne. Nuklearne sile svoj nastanak duguju izmjeni mezona. Ako prikažemo ovisnost potencijalne energije interakcije između protona i niskoenergetskog neutrona o udaljenosti između njih, tada će otprilike izgledati kao graf prikazan na Sl. 5, a, tj. ima oblik potencijalne jame.

Riža. 5. Ovisnost potencijalne energije međudjelovanja o udaljenosti između nukleona: a - za parove neutron-neutron ili neutron-proton; b - za par proton-proton

Svojstva neutrona

Neutron (latinski neuter - ni jedno ni drugo) je elementarna čestica s nultim električnim nabojem i masom nešto većom od mase protona. Masa neutrona m n=939,5731(27) MeV/s 2 =1,008664967 a.e.m. =1,675 10 -27kg. Električni naboj =0. Spin =1/2, neutron se pokorava Fermijevoj statistici. Interni paritet je pozitivan. Izotopski spin T=1/2. Treća izospinska projekcija T 3 = -1/2. Magnetski moment = -1,9130. Energija vezanja u jezgri energija mirovanja E 0 =m n c 2 = 939,5 Mev. Slobodni neutron se raspada s vremenom poluraspada T 1/2= 11 min kroz kanal zbog slabe interakcije. U vezanom stanju (u jezgri) neutron živi vječno. "Izniman položaj neutrona u nuklearnoj fizici sličan je položaju elektrona u elektronici." Zbog odsutnosti električnog naboja, neutron bilo koje energije lako prodire u jezgru i uzrokuje različite nuklearne transformacije.

Približno klasifikacija neutrona po energiji dat je u tablici 1.3

Reakcije pod utjecajem neutrona su brojne: ( n, γ), (n, str), (n, n'), (n,α), ( n,2n), (n,f).

Reakcije hvatanja zračenja ( n, γ) neutrona praćena emisijom γ-kvanta temelje se na sporim neutronima s energijama od 0÷500 kev.

Primjer: Mev.

Elastično raspršenje neutrona ( n, n) naširoko se koristi za otkrivanje brzih neutrona korištenjem metode povratnih jezgri u metodama praćenja i za moderiranje neutrona.

Za neelastično raspršenje neutrona ( n, n') neutron je zarobljen u obliku složene jezgre, koja se raspada, emitirajući neutron s energijom nižom od energije izvornog neutrona. Neelastično raspršenje neutrona moguće je ako je energija neutrona nekoliko puta veća od energije prvog pobuđenog stanja ciljne jezgre. Neelastično raspršenje je proces praga.

Neutronska reakcija koja proizvodi protone ( n, str) nastaje pod utjecajem brzih neutrona s energijama 0,5÷10 meV. Najvažnije reakcije su proizvodnja izotopa tricija iz helija-3:

Mev s presjekom σ toplina = 5400 staja,

i registracija neutrona metodom fotoemulzije:

0,63 Mev s presjekom σ topline = 1.75 staja.

Neutronske reakcije ( n,α) uz stvaranje α-čestica učinkovito se javljaju na neutronima s energijom od 0,5÷10 MeV. Ponekad se javljaju reakcije s toplinskim neutronima: reakcija stvaranja tricija u termonuklearnim uređajima.