Atómová štruktúra: čo je neutrón? Neutrón (elementárna častica).

NEUTRÓN
Neutrón

Neutrón– neutrálna častica patriaca do triedy baryónov. Spolu s protónom tvorí neutrón atómové jadrá. Hmotnosť neutrónu m n = 938,57 MeV/s 2 ≈ 1,675·10 -24 g Neutrón má rovnako ako protón spin 1/2ћ a je to fermión.. Má tiež magnetický moment μ n = - 1,91μ N , kde μ N = e ћ /2m р с – jadrový magnetón (m р – hmotnosť protónu, používa sa Gaussova sústava jednotiek). Veľkosť neutrónu je asi 10 -13 cm Pozostáva z troch kvarkov: jedného u-kvarku a dvoch d-kvarkov, t.j. jeho kvarková štruktúra je udd.
Neutrón, ktorý je baryónom, má baryónové číslo B = +1. Neutrón je vo voľnom stave nestabilný. Keďže je o niečo ťažší ako protón (o 0,14 %), v konečnom stave podlieha rozpadu za vzniku protónu. V tomto prípade nie je porušený zákon zachovania baryónového čísla, pretože baryónové číslo protónu je tiež +1. V dôsledku tohto rozpadu vzniká aj elektrón e - a elektrónové antineutríno e. K rozpadu dochádza v dôsledku slabej interakcie.

Schéma rozpadu n → p + e - + e.

Životnosť voľného neutrónu je τ n ≈ 890 sekúnd. V atómovom jadre môže byť neutrón stabilný ako protón.
Neutrón ako hadrón sa podieľa na silnej interakcii.
Neutrón objavil v roku 1932 J. Chadwick.

Neutrón je neutrálna častica patriaca do triedy hadrónov. Objavený v roku 1932 anglickým fyzikom J. Chadwickom. Spolu s protónmi sú neutróny súčasťou atómových jadier. Elektrický náboj neutrónu je nulový. Potvrdzujú to priame merania náboja vychýlením neutrónového lúča v silných elektrických poliach, ktoré to ukázali (tu je elementárny elektrický náboj, t.j. absolútna hodnota náboja elektrónu). Nepriame údaje poskytujú odhad. Spin neutrónu je 1/2. Ako hadrón s polovičným spinom patrí do skupiny baryónov (pozri Protón). Každý baryón má antičasticu; Antineutrón bol objavený v roku 1956 pri pokusoch o rozptyl antiprotónov jadrami. Antineutrón sa líši od neutrónu znakom baryónového náboja; Neutrón, podobne ako protón, má baryónový náboj rovný .

Rovnako ako protón a iné hadróny, ani neutrón nie je pravou elementárnou časticou: pozostáva z jedného m-kvarku s elektrickým nábojom a dvoch -kvarkov s nábojom -, ktoré sú vzájomne prepojené gluónovým poľom (pozri Elementárne častice, Kvarky, Silné interakcie ).

Neutróny sú stabilné iba v stabilných atómových jadrách. Voľný neutrón je nestabilná častica, ktorá sa rozpadá na protón, elektrón a elektrónové antineutríno (pozri Beta rozpad): . Životnosť neutrónov je s, t.j. asi 15 minút. V hmote existujú neutróny vo voľnej forme ešte menej kvôli ich silnej absorpcii jadrami. Preto sa vyskytujú v prírode alebo sa vyrábajú v laboratóriu len ako výsledok jadrových reakcií.

Na základe energetickej bilancie rôznych jadrových reakcií bol stanovený rozdiel medzi hmotnosťami neutrónu a protónu: MeV. Porovnaním s hmotnosťou protónu získame hmotnosť neutrónu: MeV; toto zodpovedá g, alebo kde je hmotnosť elektrónu.

Neutrón sa zúčastňuje všetkých typov základných interakcií (pozri Jednota prírodných síl). Silné interakcie viažu neutróny a protóny v atómových jadrách. Príklad slabej interakcie – rozpad beta neutrónov – tu už bol uvažovaný. Zúčastňuje sa táto neutrálna častica na elektromagnetických interakciách? Neutrón má vnútornú štruktúru a pri všeobecnej neutralite v ňom existujú elektrické prúdy, čo vedie najmä k vzniku magnetického momentu v neutróne. Inými slovami, v magnetickom poli sa neutrón správa ako strelka kompasu.

Toto je len jeden príklad jeho elektromagnetickej interakcie.

Veľký záujem vzbudilo hľadanie elektrického dipólového momentu neutrónu, pre ktorý sa získala horná hranica: . Tu najefektívnejšie experimenty vykonali vedci z Leningradského inštitútu jadrovej fyziky Akadémie vied ZSSR. Hľadanie neutrónového dipólového momentu je dôležité pre pochopenie mechanizmov narušenia invariancie pri zvrátení času v mikroprocesoch (pozri Parita).

Gravitačné interakcie neutrónov boli pozorované priamo z ich dopadu v gravitačnom poli Zeme.

Teraz bola prijatá konvenčná klasifikácia neutrónov podľa ich kinetickej energie: pomalé neutróny (eV, existuje ich veľa druhov), rýchle neutróny (eV), vysokoenergetické neutróny (eV). Veľmi pomalé neutróny (eV), nazývané ultrachladné neutróny, majú veľmi zaujímavé vlastnosti. Ukázalo sa, že ultrachladné neutróny sa môžu akumulovať v „magnetických pasciach“ a dokonca tam môžu byť ich spiny orientované určitým smerom. Pomocou magnetických polí špeciálnej konfigurácie sú ultrachladné neutróny izolované od absorbujúcich stien a môžu „žiť“ v pasci, kým sa nerozpadnú. To umožňuje mnoho jemných experimentov na štúdium vlastností neutrónov.

Ďalší spôsob skladovania ultrachladných neutrónov je založený na ich vlnových vlastnostiach. Pri nízkej energii je de Broglieho vlnová dĺžka (pozri Kvantová mechanika) taká dlhá, že sa neutróny odrážajú od jadier hmoty, rovnako ako sa svetlo odráža od zrkadla. Takéto neutróny môžu byť jednoducho uložené v uzavretej „nádobe“. Túto myšlienku navrhol sovietsky fyzik Ya. B. Zeldovich koncom 50. rokov 20. storočia a prvé výsledky boli získané v Dubne, v Spojenom ústave pre jadrový výskum, takmer o desať rokov neskôr. Nedávno sa sovietskym vedcom podarilo postaviť nádobu, v ktorej žijú ultrachladné neutróny až do ich prirodzeného rozpadu.

Voľné neutróny sú schopné aktívne interagovať s atómovými jadrami, čo spôsobuje jadrové reakcie. V dôsledku interakcie pomalých neutrónov s hmotou je možné pozorovať rezonančné efekty, difrakčný rozptyl v kryštáloch atď. Vďaka týmto vlastnostiam sú neutróny široko používané v jadrovej fyzike a fyzike pevných látok. Zohrávajú dôležitú úlohu v jadrovej energetike, pri výrobe transuránových prvkov a rádioaktívnych izotopov a nachádzajú praktické uplatnenie v chemickej analýze a geologickom prieskume.

NEUTRÓN(n) (z lat. neuter - ani jedno, ani druhé) - elementárna častica s nulovým elektrickým výkonom. náboj a hmotnosť, o niečo väčšia ako hmotnosť protónu. Spolu s protónom pod všeobecným názvom. Nukleón je súčasťou atómových jadier. H. má spin 1/2 a preto poslúchne Fermi - Dirac štatistiky(je fermión). Patrí do rodiny adra-nov; má baryónové číslo B= 1, teda zaradený do skupiny baryóny.

Objavený v roku 1932 J. Chadwickom, ktorý ukázal, že tvrdé prenikajúce žiarenie vznikajúce pri bombardovaní jadier berýlia a-časticami pozostáva z elektricky neutrálnych častíc s hmotnosťou približne rovnakou ako protón. V roku 1932 D. D. Ivanenko a W. Heisenberg predložili hypotézu, že atómové jadrá pozostávajú z protónov a H. Na rozdiel od nábojov. častice, H. ľahko preniká do jadier pri akejkoľvek energii a je vysoko pravdepodobné, že spôsobí jadrové reakcie zachytiť (n,g), (n,a), (n, p), ak je energetická bilancia v reakcii pozitívna. Pravdepodobnosť exotermickej reakcie zväčšuje sa, keď sa H spomaľuje.nepriamo úmerne. jeho rýchlosť. Zvýšenie pravdepodobnosti záchytných reakcií H. pri ich spomalení v prostredí s obsahom vodíka objavil E. Fermi so spolupracovníkmi v roku 1934. Schopnosť H. spôsobovať štiepenie ťažkých jadier objavil O. Hahn a F. Strassmann (F . Strassman) v roku 1938 (pozri. Jadrové štiepenie), slúžil ako základ pre vytvorenie jadrových zbraní a. Zvláštnosť interakcie s hmotou pomalých neutrónov, ktoré majú de Broglieho vlnovú dĺžku rádovo v atómových vzdialenostiach (efekty rezonancie, difrakcia atď.), slúži ako základ pre široké použitie neutrónových lúčov vo fyzike pevných látok. (Klasifikácia H. podľa energií - rýchla, pomalá, tepelná, studená, ultrachladná - pozri čl. Neutrónová fyzika.)

Vo voľnom stave je H. nestabilný – podlieha rozpadu B; n p + e - + v e; jeho životnosť t n = 898(14) s, limitná energia elektrónového spektra je 782 keV (viď. Neutrónový beta rozpad). Vo viazanom stave ako súčasť stabilných jadier je H. stabilný (podľa experimentálnych odhadov jeho životnosť presahuje 10 32 rokov). Podľa astr. Odhaduje sa, že 15 % viditeľnej hmoty vesmíru predstavuje H., ktorý je súčasťou jadier 4 He. H. je hlavná komponent neutrónové hviezdy. Voľné H. v prírode vznikajú pri jadrových reakciách spôsobených a-časticami rádioaktívneho rozpadu, kozmické lúče a v dôsledku spontánneho alebo núteného štiepenia ťažkých jadier. čl. zdroje H. sú jadrové reaktory, jadrové výbuchy, urýchľovače protónov (pri priemernej energii) a elektróny s terčíkmi vyrobenými z ťažkých prvkov. Zdroje monochromatických H. lúčov s energiou 14 MeV sú nízkoenergetické. deuterónové urýchľovače s terčom trícia alebo lítia a v budúcnosti sa termonukleárne termonukleárne zariadenia môžu ukázať ako intenzívne zdroje takéhoto H. (Cm. .)

Hlavné vlastnosti H.

omša H. t p = 939,5731(27) MeV/s2 = = 1,008664967(34) at. Jednotky hmotnosť 1,675. 10 -24 g Rozdiel medzi hmotnosťami H. a protónu bol nameraný z max. presnosť z energie. bilancia reakcie záchytu H. protónom: n + p d + g (g-kvantová energia = 2,22 MeV), m n- m p = 1,293323 (16) MeV/c2.

Elektrický náboj H. Q n = 0. Najpresnejšie priame merania Q n sa vyrábajú vychyľovaním lúčov studeného alebo ultrastudeného H. na elektrostatické. lúka: Q n<= 3·10 -21 jej- elektrónový náboj). Kosv. elektrické údaje neutralita makroskopická. množstvo plynu, ktoré dodávajú Qn<= 2·10 -22 e.

Spin H. J= 1/2 bola určená z priamych experimentov na štiepení H lúča v nehomogénnom magnetickom poli. pole na dve zložky [vo všeobecnom prípade sa počet zložiek rovná (2 J + 1)].

Konzistentné popis štruktúry hadrónov na základe modern teória silnej interakcie - kvantová chromodynamika- pri stretnutí s teoretickým. ťažkosti však pre mnohých úplne uspokojí úlohy. výsledky sú dané popisom interakcie nukleónov, reprezentovaných ako elementárne objekty, prostredníctvom výmeny mezónov. Poďme experimentovať. prieskum priestorov. štruktúra H. sa uskutočňuje pomocou rozptylu vysokoenergetických leptónov (elektrónov, miónov, neutrín, v modernej teórii považovaných za bodové častice) na deuterónoch. Príspevok rozptylu na protóne sa meria v dep. experiment a možno ho odčítať pomocou definície. vypočíta. postupy.

Elastický a kvázielastický (s štiepením deuterónu) rozptyl elektrónov na deuteróne umožňuje nájsť rozdelenie elektrickej hustoty. nabíjacie a magnetické moment H. ( tvarový faktor H.). Podľa experimentu rozloženie magnetickej hustoty. moment H. s presnosťou na niekoľko. percent sa zhoduje s rozložením elektrickej hustoty. protónový náboj a má strednú odmocninu polomeru ~0,8·10-13 cm (0,8 F). Magn. H. tvarový faktor celkom dobre popisuje tzv. dipól f-loy G M n = mn (1+ q 2 /0,71) -2, kde q 2 - druhá mocnina prenesenej hybnosti v jednotkách (GeV/c) 2.

Zložitejšia otázka je o veľkosti elektrického prúdu. (náboj) tvarový faktor H. G E n. Z experimentov s rozptylom deuterónu môžeme vyvodiť záver G E n( q 2 ) <= 0,1 v intervale druhých mocnín prenesených impulzov (0-1) (GeV/c) 2. O q 2 0 z dôvodu rovnosti nula elektr. nabiť H. G E n- > 0, dá sa však určiť experimentálne dG E n( q 2 )/dq 2 | q 2 = 0. Táto hodnota je max. presne zistené z meraní rozptylové dĺžky H. na elektrónovom obale ťažkých atómov. Základné Časť tejto interakcie je určená magnetickým poľom. moment H. Max. presné experimenty dávajú ne-rozptylovú dĺžku A ne = -1,378(18). 10 -16 cm, ktorá sa líši od vypočítanej hodnoty určenej magnetickým poľom. moment H.: a ne = -1,468. 10 -16 cm. Rozdiel medzi týmito hodnotami udáva stredný štvorcový elektrický. polomer H.<r 2 E n >= = 0,088(12) Fili dG E n( q 2)/dq 2 | q 2=0 = -0,02 F2. Tieto čísla nemožno považovať za konečné z dôvodu veľkého rozptylu údajov, rozkladu. experimenty presahujúce hlásené chyby.

Znak interakcie H. s väčšinou jadier je pozitívny. dĺžka rozptylu, čo vedie k koeficientu. lom< 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. Neutrónová optika).

H. a slabá (elektroslabá) interakcia. Dôležitým zdrojom informácií o elektroslabej interakcii je b-rozpad voľného H. Na úrovni kvarku tento proces zodpovedá prechodu. Opačný proces interakcie medzi elektrónom a protónom sa nazýva. reverzný b-rozpad. Táto trieda procesov zahŕňa elektronické snímanie, prebiehajúce v jadrách, re - n v e.

Rozpad voľného H. s prihliadnutím na kinematiku. parametre popisujú dve konštanty - vektor G V, čo je spôsobené vektorový konzervačný prúd univers. slabá interakčná konštanta a axiálne-vektor G A, hodnotu rezu určuje dynamika silne interagujúcich zložiek nukleónu – kvarkov a gluónov. Vlnové funkcie počiatočného H. a konečného protónu a maticový prvok n p prechodu v dôsledku izotopu. invariancie sú vypočítané pomerne presne. Výsledkom je výpočet konštánt G V A G A z rozpadu voľného H. (na rozdiel od výpočtov z b-rozpadu jadier) nesúvisí so zohľadnením jadrových štruktúrnych faktorov.

Životnosť H. bez zohľadnenia určitých korekcií sa rovná: t n = k(G 2 V+ 3G 2 A) -1 , kde k zahŕňa kinematiku faktorov a Coulombových korekcií v závislosti od hraničnej energie b-rozpadu a radiačné korekcie.

Pravdepodobnosť rozpadu polarizátora. H. so spinom S , energie a hybnosti elektrónu a antineutrína a R e, je všeobecne opísaný výrazom:

Coef. korelácie a, A, B, D môže byť reprezentovaná ako funkcia z parametra a = (G A/G V,)exp( i f). Fáza f sa líši od nuly alebo p if T-invariantnosť je porušená. V tabuľke sú uvedené experimentálne údaje. hodnoty pre tieto koeficienty. a výsledné významy a a f.

Medzi týmito údajmi je badateľný rozdiel. experimenty pre t n, dosahujúce niekoľko. percent.

Opis elektroslabej interakcie zahŕňajúcej H. pri vyšších energiách je oveľa komplikovanejší kvôli potrebe zohľadniť štruktúru nukleónov. Napríklad m - -zachytiť, m - p n v m je opísaná aspoň dvojnásobným počtom konštánt. H. tiež zažíva elektroslabú interakciu s inými hadrónmi bez účasti leptónov. Takéto procesy zahŕňajú nasledujúce.

1) Rozpady hyperónov L np 0, S + np +, S - np - atď. Znížená pravdepodobnosť týchto rozpadov je niekoľko. krát menej ako pre nečudné častice, čo je opísané zavedením Cabibbovho uhla (pozri. Cabibbo kútik).

2) Slabá interakcia n - n alebo n - p, ktorá sa prejavuje ako jadrové sily, ktoré nezachovávajú priestory. parita Obvyklá veľkosť nimi spôsobených účinkov je rádovo 10 -6 -10 -7.

Interakcia H. so strednými a ťažkými jadrami má množstvo znakov, vedúcich v niektorých prípadoch k priemeru. zosilňujúce účinky nezachovanie parity v jadrách. Jeden z týchto účinkov súvisí. rozdiel v absorpčnom priereze H. c v smere šírenia a proti nemu, hrán v prípade jadra 139 La je rovný 7 % pri = 1,33 eV, čo zodpovedá R- vlnová neutrónová rezonancia. Dôvodom zvýšenia je kombinácia nízkej energie. šírka stavov zloženého jadra a vysoká hustota hladín s opačnými paritami v tomto zloženom jadre, čo poskytuje o 2-3 rády väčšie premiešanie zložiek s rôznymi paritami ako v nízko položených stavoch jadier. Výsledkom je množstvo efektov: asymetria emisie g-kván vzhľadom na rotáciu zachytených polarizátorov. H. v reakcii (n, g), asymetria emisie náboja. častice počas rozpadu zložených stavov v reakcii (n, p) alebo asymetria emisie ľahkého (alebo ťažkého) štiepneho fragmentu v reakcii (n, f). Asymetrie majú hodnotu 10 -4 -10 -3 pri tepelnej energii V.V R-dodatočne sa realizujú vlnové neutrónové rezonancie. zosilnenie spojené s potlačením pravdepodobnosti vytvorenia zložky zachovávajúcej paritu tohto zloženého stavu (v dôsledku malej šírky neutrónov R-rezonancia) vzhľadom na prímesovú zložku s opačnou paritou, ktorá je s-rezonancia-som. Ide o kombináciu viacerých. amplifikačné faktory umožňujú, aby sa extrémne slabý efekt prejavil s veľkosťou charakteristickou pre jadrovú interakciu.

Interakcie s porušením baryónového čísla. Teoretické modelov veľké zjednotenie A superunifikáciami predpovedajú nestabilitu baryónov – ich rozpad na leptóny a mezóny. Tieto rozpady môžu byť viditeľné len pre najľahšie baryóny - p a n, ktoré sú súčasťou atómových jadier. Pre interakciu so zmenou baryónového čísla o 1, D B= 1, dalo by sa očakávať transformácia typu H.: n e + p -, alebo transformácia s emisiou podivných mezónov. Hľadanie procesov tohto druhu sa uskutočňovalo v experimentoch s použitím podzemných detektorov s hmotnosťou niekoľkých. tisíc ton. Na základe týchto experimentov možno usúdiť, že doba rozpadu H. s porušením baryónového čísla je viac ako 10 32 rokov.

DR. možný typ interakcie s D IN= 2 môže viesť k javu vzájomnej premeny H. a antineutróny vo vákuu, teda k oscilácii . Pri absencii externého polia alebo pri ich nízkej magnitúde sú stavy H. a antineutrónu degenerované, keďže ich hmotnosti sú rovnaké, preto ich môže zmiešať aj ultraslabá interakcia. Kritérium malého externého polia je malosť interakcie energie magnet. moment H. s magnetom. poľa (n a n ~ majú magnetické momenty opačného znamienka) v porovnaní s energiou určenou časom T pozorovania H. (podľa vzťahu neurčitosti), D<=hT-1. Pri pozorovaní produkcie antineutrónov v H lúči z reaktora alebo iného zdroja T je čas letu H. k detektoru. Počet antineutrónov v lúči sa zvyšuje kvadraticky so zvyšujúcim sa časom letu: /N n ~ ~ (T/t osc) 2, kde t osc je doba oscilácie.

Priame experimenty na pozorovaní produkcie v lúčoch studeného H. z vysokoprietokového reaktora dávajú obmedzenie t osc > 10 7 s. V pripravovaných experimentoch možno očakávať zvýšenie citlivosti na úroveň t osc ~ 10 9 s. Obmedzujúce okolnosti sú max. intenzita H. lúčov a simulácia antineutrónových javov v kozmickom detektore. lúče.

DR. metóda pozorovania kmitov - pozorovanie anihilácie antineutrónov, ktoré môžu vzniknúť v stabilných jadrách. Navyše, vzhľadom na veľký rozdiel medzi interakčnými energiami vznikajúceho antineutrónu v jadre a väzbovou energiou H. eff. čas pozorovania sa stáva ~ 10 -22 s, ale veľký počet pozorovaných jadier (~ 10 32) čiastočne kompenzuje pokles citlivosti v porovnaní s experimentom na zväzkoch H. Z údajov podzemných experimentov pátrajúcich po rozpade protónov, absencia dejov s uvoľnením energie ~ 2 GeV možno s určitou neistotou v závislosti od neznalosti presného typu interakcie antineutrónu vo vnútri jadra usudzovať, že t osc > (1-3). 10 7 s. Stvorenia Nárast limitu t osc v týchto experimentoch je brzdený pozadím spôsobeným interakciou kozmických častíc. neutrína s jadrami v podzemných detektoroch.

Treba poznamenať, že hľadanie rozpadu nukleónov s D B= 1 a hľadanie -oscilácií sú nezávislé experimenty, pretože sú spôsobené zásadne odlišnými typy interakcií.

Gravitačná interakcia H. Neutrón je jednou z mála elementárnych častíc, ktoré spadajú do gravitácie. Pole Zeme je možné pozorovať experimentálne. Priame meranie pre H. sa vykonáva s presnosťou 0,3 % a nelíši sa od makroskopického. Otázka súladu zostáva relevantná princíp ekvivalencie(rovnosť zotrvačných a gravitačných hmotností) pre H. a protóny.

Najpresnejšie experimenty boli uskutočnené pomocou Et-hmotnostnej metódy pre telesá s rôznymi priemermi. pomerové hodnoty A/Z, Kde A- pri. číslo, Z- náboj jadier (v jednotkách elementárneho náboja e). Z týchto experimentov vyplýva, že gravitačné zrýchlenie pre H. a protóny je totožné na úrovni 2·10 -9, a rovnosť gravitácie. a inertné hmoty na úrovni ~10 -12.

Gravitácia zrýchlenie a spomalenie sú široko používané pri experimentoch s ultrachladným H. Aplikácia gravitácie. Refraktometer pre studenú a ultrachladnú H. umožňuje merať s veľkou presnosťou dĺžky koherentného rozptylu H. na látke.

H. v kozmológii a astrofyzike

Podľa moderných nápady v modeli Hot Universe (pozri. Teória horúceho vesmíru)V prvých minútach života vesmíru dochádza k tvorbe baryónov vrátane protónov a vodíka. Následne je určitá časť H., ktorá sa nestihla rozpadnúť, zachytená protónmi za vzniku 4 He. Pomer vodíka a 4 He je 70 % ku 30 % hmotnosti. Počas vzniku hviezd a ich vývoja ďalej nukleosyntéza až po železné jadrá. K tvorbe ťažších jadier dochádza v dôsledku výbuchov supernov so zrodom neutrónových hviezd, čo vytvára možnosť postupnosti. zachytenie H. nuklidmi. V tomto prípade ide o kombináciu tzv. s-proces - pomalý záchyt H. s b-rozpadom medzi po sebe nasledujúcimi záchytmi a r-proces - rýchly sekvenčný. zachytávajú hlavne pri výbuchoch hviezd. môže vysvetliť pozorované prevalencia prvkov vo vesmíre predmety.

V primárnej zložke kozm H. lúče pravdepodobne chýbajú kvôli ich nestabilite. H., vytvorený na povrchu Zeme, difundujúci do vesmíru. priestor a tie, ktoré sa tam rozpadajú, zjavne prispievajú k tvorbe elektrónových a protónových zložiek radiačné pásy Zem.

Lit.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Physics of Low Energy Neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu.A. Základné vlastnosti neutrónu, 2. vydanie, M., 1982.

Výkladový slovník ruského jazyka. D.N. Ušakov

neutrón

neutrón, m. (z lat. neutrum, lit. ani jedno, ani druhé) (fyzikálne nové). Hmotná častica vstupujúca do jadra atómu, bez elektrického náboja, elektricky neutrálna.

Výkladový slovník ruského jazyka. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.

neutrón

A, m. (špeciálne). Elektricky neutrálna elementárna častica s hmotnosťou takmer rovnou hmotnosti protónu.

adj. neutrón, -aya, -och.

Nový výkladový slovník ruského jazyka, T. F. Efremova.

neutrón

m) Elektricky neutrálna elementárna častica.

Encyklopedický slovník, 1998

neutrón

NEUTRON (anglicky neutron, z lat. neuter - ani jedno ani druhe) (n) neutrálna elementárna častica so spinom 1/2 a hmotnosťou presahujúcou hmotnosť protónu o 2,5 hmotnosti elektrónu; označuje baryóny. Vo voľnom stave je neutrón nestabilný a má životnosť cca. 16 min. Spolu s protónmi tvoria neutróny atómové jadrá; v jadrách je neutrón stabilný.

Neutrón

(anglický neutrón, z latinského neutr ≈ ani jedno ani druhé; symbol n), neutrálna (bez elektrického náboja) elementárna častica so spinom 1/2 (v jednotkách Planckovej konštanty) a hmotnosťou mierne presahujúcou hmotnosť a protón. Všetky atómové jadrá sú postavené z protónov a dusíka. Magnetický moment magnetónu sa rovná približne dvom jadrovým magnetónom a je záporný, to znamená, že smeruje opačne k mechanickému, spinovému, uhlovému momentu hybnosti. N. patria do triedy silne interagujúcich častíc (hadróny) a sú zahrnuté do skupiny baryónov, to znamená, že majú špeciálnu vnútornú charakteristiku ≈ baryónový náboj, rovnaký ako protón (p), +

N. boli objavené v roku 1932 anglickým fyzikom J. Chadwickom, ktorý zistil, že prenikajúce žiarenie objavené nemeckými fyzikmi W. Bothe a G. Beckerom, ku ktorému dochádza pri bombardovaní atómových jadier (najmä berýlia) a-časticami , pozostáva z nenabitých častíc s hmotnosťou blízkou hmotnosti protónov.

N. sú stabilné len v zložení stabilných atómových jadier. Voľný N. je nestabilná častica, ktorá sa rozpadá na protón, elektrón (e-) a elektrónové antineutríno:

priemerná životnosť N. t » 16 min. V hmote voľných neutrónov existuje ešte menej (v hustých látkach jednotky ≈ stovky mikrosekúnd) kvôli ich silnej absorpcii jadrami. Voľné neutróny preto vznikajú v prírode alebo sa získavajú v laboratóriu len ako výsledok jadrových reakcií (pozri Zdroje neutrónov). Voľný dusík je zase schopný interagovať s atómovými jadrami, až po tie najťažšie; vymiznutím N. spôsobuje jednu alebo druhú jadrovú reakciu, z ktorých má osobitný význam štiepenie ťažkých jadier, ako aj radiačné zachytávanie N., čo vedie v niektorých prípadoch k tvorbe rádioaktívnych izotopov. Veľká účinnosť neutrónov pri uskutočňovaní jadrových reakcií a jedinečný charakter interakcie veľmi pomalých jadier s hmotou (efekty rezonancie, difrakčný rozptyl v kryštáloch atď.) robia z neutrónov mimoriadne dôležitý výskumný nástroj v jadrovej fyzike a fyzike pevných látok. V praktických aplikáciách hrajú neutróny kľúčovú úlohu pri výrobe jadrovej energie z transuránových prvkov a rádioaktívnych izotopov (umelá rádioaktivita) a sú tiež široko používané v chemickej analýze (aktivačná analýza) a geologickom prieskume (logovanie neutrónov).

V závislosti od energie neutrónov bola prijatá konvenčná klasifikácia: ultrachladné neutróny (až 10-7 eV), veľmi studené (10-7≈10-4 eV), studené (10-4≈5×10-3 eV ), tepelné (5 × 10-3≈0,5 eV), rezonančné (0,5≈104 eV), stredné (104≈105 eV), rýchle (105≈108 eV), vysokoenergetické (108≈1010 eV) a relativistické ( ³ 1010 eV); Všetky neutróny s energiami do 105 eV sa súhrnne nazývajú pomalé neutróny.

══Pre metódy registrácie neutrónov pozri Neutrónové detektory.

Hlavné charakteristiky neutrónov

Hmotnosť. Najpresnejšie určená hodnota je rozdiel medzi hmotnosťami jadier a protónu: mn ≈ mр= (1,29344 ╠ 0,00007) MeV, meraný z energetickej bilancie rôznych jadrových reakcií. Porovnaním tohto množstva s hmotnosťou protónu dostaneme (v energetických jednotkách)

mn = (939,5527 ╠ 0,0052) MeV;

to zodpovedá mn" 1,6╥10-24g alebo mn" 1840 mе, kde mе ≈ hmotnosť elektrónu.

Spin a štatistiky. Hodnota 1/2 pre rotáciu N je potvrdená veľkým množstvom faktov. Spin bol priamo meraný v experimentoch na štiepení zväzku veľmi pomalých neutrónov v nerovnomernom magnetickom poli. Vo všeobecnom prípade by sa lúč mal rozdeliť na 2J+ 1 samostatných lúčov, kde J ≈ spin H. V experimente bolo pozorované rozdelenie na 2 lúče, čo znamená, že J = 1/

Ako častica s polovičným spinom sa N. riadi štatistikou Fermi ≈ Dirac (je to fermión); Toto bolo nezávisle stanovené na základe experimentálnych údajov o štruktúre atómových jadier (pozri Jadrové obaly).

Elektrický náboj neutrónu Q = 0. Priame merania Q z vychýlenia lúča N v silnom elektrickom poli ukazujú, že aspoň Q< 10-17e, где е ≈ элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2╥10-22е.

Ďalšie neutrónové kvantové čísla. Vo svojich vlastnostiach je dusík veľmi blízky protónu: n a p majú takmer rovnakú hmotnosť, rovnaký spin a sú schopné vzájomne sa premieňať, napríklad v procesoch rozpadu beta; prejavujú sa rovnakým spôsobom v procesoch spôsobených silnou interakciou, najmä jadrové sily pôsobiace medzi pármi p≈p, n≈p a n≈n sú rovnaké (ak sú častice v rovnakom stave). Takáto hlboká podobnosť nám umožňuje považovať nukleón a protón za jednu časticu ≈ nukleón, ktorá môže byť v dvoch rôznych stavoch, líšiacich sa elektrickým nábojom Q. Nukleón v stave s Q = + 1 je protón, pričom Q = 0 ≈ H. Nukleónu sa teda pripisuje (analogicky s obyčajným spinom) nejaká vnútorná charakteristika ≈ izotonický spin I, rovný 1/2, ktorej „projekcia“ môže mať (podľa všeobecných pravidiel kvantovej mechaniky) 2I + 1 = 2 hodnoty: + 1/2 a ≈1/2. Teda n a p tvoria izotopový dublet (pozri Izotopová invariancia): nukleón v stave s projekciou izotopového spinu na kvantizačnú os + 1/2 je protón a s projekciou ≈1/2 ≈ H. Ako zložky izotopového dubletu majú N a protón podľa modernej systematiky elementárnych častíc rovnaké kvantové čísla: baryónový náboj B = + 1, leptónový náboj L = 0, zvláštnosť S = 0 a kladnú vnútornú paritu. Izotopový dublet nukleónov je súčasťou širšej skupiny „podobných“ častíc ≈ tzv. oktet baryónov s J = 1/2, B = 1 a kladnou vnútornou paritou; okrem n a p táto skupina zahŕňa L-, S╠-, S0-, X
--, X0-hyperóny, líšiace sa od n a p zvláštnosťou (pozri Elementárne častice).

magnetický dipólový moment neutrónu, určená z experimentov nukleárnej magnetickej rezonancie sa rovná:

mn = ≈ (1,91315 ╠ 0,00007) mе,

kde mя=5,05×10-24erg/gs ≈ jadrový magnetón. Častica so spinom 1/2, opísaná Diracovou rovnicou, musí mať magnetický moment rovný jednému magnetónu, ak je nabitá, a nula, ak nie je nabitá. Prítomnosť magnetického momentu v N., ako aj anomálna hodnota magnetického momentu protónu (mp = 2,79 m) naznačuje, že tieto častice majú zložitú vnútornú štruktúru, to znamená, že v nich existujú elektrické prúdy, ktoré vytvoriť ďalšiu „anomáliu“ magnetický moment protónu je 1,79 ma približne rovnakú veľkosť a opačný znamienko je magnetický moment N. (≈1,9 m) (pozri nižšie).

Elektrický dipólový moment. Z teoretického hľadiska by sa elektrický dipólový moment d akejkoľvek elementárnej častice mal rovnať nule, ak sú interakcie elementárnych častíc invariantné pri prevrátení času (T-invariancia). Hľadanie elektrického dipólového momentu v elementárnych časticiach je jedným z testov tejto základnej pozície teórie a zo všetkých elementárnych častíc je N. na takéto hľadanie najvhodnejšou časticou. Pokusy metódou magnetickej rezonancie na zväzku studeného N. ukázali, že dn< 10-23см╥e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны.

Neutrónové interakcie

N. sa zúčastňujú všetkých známych interakcií elementárnych častíc – silných, elektromagnetických, slabých a gravitačných.

Silná interakcia neutrónov. N a protón sa podieľajú na silných interakciách ako zložky jediného izotopového dubletu nukleónov. Izotopová invariantnosť silných interakcií vedie k určitej súvislosti medzi charakteristikami rôznych procesov zahŕňajúcich jadrá a protóny, napríklad efektívne prierezy pre rozptyl p+ mezónu na protón a p
-mezóny na N. sú rovnaké, keďže systémy p+p a p-n majú rovnaký izotopový spin I = 3/2 a líšia sa iba hodnotami priemetu izotopového spinu I3 (I3 = + 3/2 v prvý a I3 = ≈ 3/2 in v druhých prípadoch), prierezy rozptylu K+ na protóne a K╟ na H sú identické atď. Platnosť tohto druhu vzťahu bola experimentálne overená vo veľkom počte experimentov na vysokoenergetických urýchľovačoch. [Vzhľadom na absenciu cieľov pozostávajúcich z neutrónov sa údaje o interakcii rôznych nestabilných častíc s jadrami získavajú najmä z experimentov rozptylu týchto častíc na deuteróne (d) ≈ najjednoduchšie jadro obsahujúce jadrá.]

Pri nízkych energiách sa skutočné interakcie neutrónov a protónov s nabitými časticami a atómovými jadrami značne líšia v dôsledku prítomnosti elektrického náboja na protóne, ktorý určuje existenciu Coulombových síl s dlhým dosahom medzi protónom a inými nabitými časticami vo vzdialenostiach. pri ktorých prakticky chýbajú jadrové sily krátkeho dosahu. Ak je energia zrážky protónu s protónom alebo atómovým jadrom pod výškou Coulombovej bariéry (čo je pre ťažké jadrá asi 15 MeV), protón sa rozptýli hlavne v dôsledku elektrostatických odpudivých síl, ktoré časticiam neumožňujú priblížiť sa na vzdialenosti rádovo v polomere pôsobenia jadrových síl. Nedostatok elektrického náboja N. umožňuje preniknúť do elektronických obalov atómov a voľne sa približovať k atómovým jadrám. Práve to určuje jedinečnú schopnosť neutrónov pri relatívne nízkych energiách vyvolať rôzne jadrové reakcie vrátane štiepnej reakcie ťažkých jadier. O metódach a výsledkoch štúdií interakcie neutrónov s jadrami pozri články Pomalé neutróny, Neutrónová spektroskopia, Jadrá štiepenia atómov, Rozptyl pomalých neutrónov na protónoch pri energiách do 15 MeV je sféricky symetrický v strede zotrvačnej sústavy. To naznačuje, že rozptyl je určený interakciou n ≈ р v stave relatívneho pohybu s orbitálnym momentom hybnosti l = 0 (tzv. S-vlna). Rozptyl v S-stave je špecificky kvantový mechanický jav, ktorý nemá v klasickej mechanike obdobu. Prevláda nad rozptylom v iných štátoch, keď je de Broglieho vlnová dĺžka H.

rádovo alebo väčší ako akčný rádius jadrových síl (≈ Planckova konštanta, v ≈ N. rýchlosť). Pretože pri energii 10 MeV je vlnová dĺžka H.

Táto vlastnosť jadrového rozptylu na protónoch pri takýchto energiách priamo poskytuje informácie o rádovej veľkosti polomeru pôsobenia jadrových síl. Teoretická úvaha ukazuje, že rozptyl v S-stave slabo závisí od detailného tvaru interakčného potenciálu a je s dobrou presnosťou opísaný dvoma parametrami: efektívnym polomerom potenciálu r a takzvanou dĺžkou rozptylu a. V skutočnosti, aby sme popísali rozptyl n ≈ p, počet parametrov je dvakrát väčší, pretože systém np môže byť v dvoch stavoch s rôznymi hodnotami celkového spinu: J = 1 (stav tripletu) a J = 0 (singlet). štát). Skúsenosti ukazujú, že dĺžky rozptylu vodíka protónom a efektívne polomery interakcie v singletovom a tripletovom stave sú rôzne, t.j. jadrové sily závisia od celkového spinu častíc.Z experimentov tiež vyplýva, že viazaný stav systém np (jadro deutéria) môže existovať len vtedy, keď je celkový spin 1, pričom v singletovom stave je veľkosť jadrových síl nedostatočná na vytvorenie viazaného stavu H. ≈ protón. Dĺžka jadrového rozptylu v singletovom stave, určená z experimentov rozptylu protónov na protónoch (dva protóny v S-stave podľa Pauliho princípu môžu byť len v stave s nulovým celkovým spinom), sa rovná dĺžka rozptylu n≈p v singletovom stave. To je v súlade s izotopovou nemennosťou silných interakcií. Neprítomnosť viazaného systému v singletovom stave a izotopová invariantnosť jadrových síl vedú k záveru, že nemôže existovať viazaný systém dvoch neutrónov, takzvaný bineutrón (podobne ako protóny musia dva neutróny v S-stave existovať majú celkové točenie rovné nule). Priame experimenty na rozptyle n≈n sa neuskutočnili kvôli absencii neutrónových cieľov, ale nepriame údaje (vlastnosti jadier) a priamejšie ≈ štúdie reakcií 3H + 3H ╝ 4He + 2n, p- + d ╝ 2n + g ≈ sú v súlade s hypotézou izotopových invariantných jadrových síl a neprítomnosti bineutrónu. [Ak by bineutrón existoval, potom by sa pri týchto reakciách pozorovali vrcholy v distribúcii energie a-častíc (jadier 4He) a g-kvant pri presne definovaných energetických hodnotách.] Hoci jadrová interakcia v singletovom stave je nie je dostatočne silný na vytvorenie bineutrónu, nevylučuje možnosť vytvorenia viazaného systému pozostávajúceho z veľkého počtu samotných neutrónových jadier. Táto problematika si vyžaduje ďalšie teoretické a experimentálne štúdium. Pokusy o experimentálnu detekciu jadier troch alebo štyroch jadier, ako aj jadier 4H, 5H a 6H, zatiaľ nepriniesli pozitívne výsledky.Napriek absencii konzistentnej teórie silných interakcií na základe množstva existujúcich myšlienok, je možné kvalitatívne pochopiť niektoré zákonitosti silných interakcií a štruktúry jadier.Podľa týchto predstáv k silnej interakcii medzi jadrovým a inými hadrónmi (napríklad protónom) dochádza prostredníctvom výmeny virtuálnych hadrónov (pozri Virtuálne častice) ≈ p-mezóny, r-mezóny atď. Tento obrázok interakcie vysvetľuje povahu jadrových síl s krátkym dosahom, polomer, ktorý je určený Comptonovou vlnovou dĺžkou najľahšieho hadrónu ≈ p-mezónu (rovná sa 1,4 × 10-13 cm ). Zároveň naznačuje možnosť virtuálnej transformácie neutrónov na iné hadróny, napríklad proces emisie a absorpcie p-mezónu: n ╝ p + p- ╝ n. Intenzita silných interakcií známych zo skúseností je taká, že N. musí stráviť veľkú väčšinu času v takýchto „disociovaných“ stavoch, pričom je akoby v „oblaku“ virtuálnych p-mezónov a iných hadrónov. To vedie k priestorovému rozloženiu elektrického náboja a magnetického momentu vo vnútri magnetu, ktorého fyzikálne rozmery sú určené veľkosťou „oblaku“ virtuálnych častíc (pozri tiež Faktor tvaru). Predovšetkým sa ukazuje, že je možné kvalitatívne interpretovať vyššie uvedenú približnú rovnosť v absolútnej hodnote anomálnych magnetických momentov neutrónu a protónu, ak predpokladáme, že magnetický moment neutrónu vzniká orbitálnym pohybom účtovaný p
--mezóny virtuálne emitované v procese n ╝ p + p- ╝ n, a anomálny magnetický moment protónu ≈ orbitálny pohyb virtuálneho oblaku p+ mezónov vytvorených procesom p ╝ n + p+ ╝ p.

Elektromagnetické interakcie neutrónu. Elektromagnetické vlastnosti kovu sú určené prítomnosťou magnetického momentu, ako aj distribúciou kladných a záporných nábojov a prúdov existujúcich vo vnútri kovu. Všetky tieto charakteristiky, ako vyplýva z predchádzajúceho, sú spojené s účasťou N. na silných interakciách, ktoré určujú jej štruktúru. Magnetický moment magnetu určuje správanie magnetu vo vonkajších elektromagnetických poliach: štiepenie lúča magnetu v nerovnomernom magnetickom poli, precesia rotácie magnetu Vnútorná elektromagnetická štruktúra magnetu sa prejavuje počas rozptyl vysokoenergetických elektrónov na magnete a v procesoch tvorby mezónov na magnete.kvantá (fotoprodukcia mezónov). Elektromagnetické interakcie neutrónov s elektrónovými obalmi atómov a atómových jadier vedú k množstvu javov, ktoré sú dôležité pre štúdium štruktúry hmoty. Interakcia magnetického momentu neutrónov s magnetickými momentmi elektrónových obalov atómov sa výrazne prejavuje pre neutróny, ktorých vlnová dĺžka je rádovo alebo väčšia ako atómové rozmery (energia E< 10 эв), и широко используется для исследования магнитной структуры и элементарных возбуждений (спиновых волн) магнитоупорядоченных кристаллов (см. Нейтронография). Интерференция с ядерным рассеянием позволяет получать пучки поляризованных медленных Н. (см. Поляризованные нейтроны).

Interakcia magnetického momentu neutrónu s elektrickým poľom jadra spôsobuje špecifický rozptyl neutrónov, ktorý prvýkrát naznačil americký fyzik J. Schwinger a preto ho nazýval „Schwingerov rozptyl“. Celkový prierez pre tento rozptyl je malý, ale pri malých uhloch (~ 3°) sa stáva porovnateľným s prierezom pre jadrový rozptyl; N., rozptýlené v takýchto uhloch, sú vysoko polarizované.

Interakcia magnetizmu ≈ elektrón (n≈e), ktorá nie je spojená s vlastnou ani orbitálnou hybnosťou elektrónu, sa redukuje hlavne na interakciu magnetického momentu magnetizmu s elektrickým poľom elektrónu. Ďalší, zjavne menší, príspevok k (n≈e) interakcii môže byť spôsobený distribúciou elektrických nábojov a prúdov vo vnútri N. Hoci (n≈e) interakcia je veľmi malá, bola pozorovaná v niekoľkých experimentoch.

Slabá interakcia neutrónov sa prejavuje v procesoch, ako je rozpad N.:

zachytenie elektrónového antineutrína protónom:

a miónové neutríno (nm) neutrónom: nm + n ╝ р + m-, jadrový záchyt miónov: m- + р ╝ n + nm, rozpady zvláštnych častíc, napr. L ╝ p╟ + n atď.

Gravitačná interakcia neutrónu. N. je jedinou elementárnou časticou s pokojovou hmotnosťou, u ktorej bola priamo pozorovaná gravitačná interakcia - zakrivenie v poli zemskej gravitácie trajektórie dobre kolimovaného zväzku studeného N. Namerané tiažové zrýchlenie N., v rámci tzv. limity presnosti experimentu, sa zhoduje s tiažovým zrýchlením makroskopických telies.

Neutróny vo vesmíre a blízkozemskom priestore

Otázka množstva neutrónov vo vesmíre v počiatočných štádiách jeho expanzie hrá v kozmológii dôležitú úlohu. Podľa modelu horúceho vesmíru (pozri Kozmológia) sa významná časť pôvodne existujúcich voľných neutrónov počas expanzie rozpadne. Časť vodíka, ktorá je zachytená protónmi, by mala v konečnom dôsledku viesť k približne 30 % obsahu jadier He a 70 % protónov. Experimentálne stanovenie percentuálneho zloženia He vo vesmíre je jedným z kritických testov modelu horúceho vesmíru.

Evolúcia hviezd v niektorých prípadoch vedie k vzniku neutrónových hviezd, medzi ktoré patria najmä takzvané pulzary.

Neutróny pre svoju nestabilitu chýbajú v primárnej zložke kozmického žiarenia. Interakcie častíc kozmického žiarenia s jadrami atómov v zemskej atmosfére však vedú k vytvoreniu jadier v atmosfére. Reakcia 14N (n, p)14C, vyvolaná týmito N., je hlavným zdrojom izotopu rádioaktívneho uhlíka 14C v atmosfére, odkiaľ sa dostáva do živých organizmov; Rádiokarbónová metóda geochronológie je založená na stanovení obsahu 14C v organických pozostatkoch. Rozpad pomalých neutrónov difundujúcich z atmosféry do blízkozemského priestoru je jedným z hlavných zdrojov elektrónov vypĺňajúcich vnútornú oblasť radiačného pásu Zeme.

Bombardovanie jadier uránu neutróny berýliová tyčinka spotrebovala oveľa viac energie, ako sa uvoľnilo počas primárneho štiepenia.

Preto, aby reaktor fungoval, bolo potrebné, aby bol každý atóm rozdelený neutróny

Preto, aby reaktor fungoval, bolo potrebné, aby sa každý atóm rozdelil neutróny berýliová tyčinka zase spôsobila štiepenie iných atómov.

Dobrý zdroj neutróny bol dostupný aj pre chudobné laboratórium: trochu rádia a niekoľko gramov prášku berýlia.

Rovnaké množstvo by sa dalo získať v cyklotróne za dva dni, keby sme použili neutróny, vyrazený z berýliového terča zrýchlenými deuterónmi.

Potom bolo možné ukázať, že žiarenie berýlia v skutočnosti pozostáva z gama lúčov a toku neutróny.

Vidíte, pôvodný tok neutróny bude to jednoduchá sférická expanzia z primárneho výbuchu, no zachytí ju berýlium,“ vysvetlil Fromm stojaci vedľa Kuatiho.

Peklo, akasha, alkoholizmus, anjel, antihmota, antigravitácia, antifotón, asténia, astrológia, atóm, Armagedon, aura, autogénny tréning, delírium tremens, nespavosť, nespavosť, Boh, božská, božská cesta, Budhizmus, Budhi, budúcnosť, budúcnosť Vesmír, budúcnosť Slnečnej sústavy, vákuum, Veľký sľub, látka, virtuálne, vplyv na osud, mimozemská civilizácia, Vesmír, potopa, inkarnácia, čas, Vyššia myseľ, Vyššie poznanie, galaxia, geologické obdobia, Hermes Trismegistus, hyperón, hypnóza, mozog, horoskop, gravitačné vlny, gravitácia, guna, tao, dvojitý, depersonalizácia, hromadný defekt, démon, zen budhizmus, dobré zlo, DNA, staroveké poznanie, kontinentálny drift, duch, duša, dhjána, diabol, jednotná teória poľa, život, choroby psychika, vznik života, hviezda, pozemský život, poznanie budúcnosti, poznanie, zombie, zombifikácia, zmena osudu, zmenené stavy vedomia, meranie hmoty, Smaragdová tabuľka, imunitný systém, inštinkt, inteligencia, intuícia, ohýbanie svetlo, umenie

K tyči z karbidu bóru, vysoko absorpčná neutróny, zavesený grafitový vytesňovač dlhý 4,5 m.

Výmena týchto stĺpikov za grafitový vytesňovač, ktorý je menej nasiakavý neutróny a vytvára lokálny reaktor.

Minimálna veľkosť Minimálna veľkosť živého inertného prírodného telesa prírodného telesa je určená disperziou určovanou dýchaním, hmota-energia - atóm, hlavne plyn elektrón, teliesko, biogénna migrácia atómov neutrón atď.

Myšlienka zloženého jadra s dlhou životnosťou umožnila Bohrovi predvídať, že aj veľmi pomalé by boli vhodné. neutróny.

Štrukturálny rozdiel medzi nimi spočíva v počte protónov, ktoré obsahujú, neutróny, mezóny a elektróny, každé následné pridanie páru protón-elektrón do systému však prudko mení funkčné vlastnosti celej agregátovej jednotky ako celku a to je jasným potvrdením regulácie počtu fnl.

Reaktor RBMK-1000 je kanálový reaktor, moderátor neutróny- grafit, chladiaca kvapalina - obyčajná voda.

NEUTRÓN

(anglicky neutrón, z lat. neuter – ani jedno, ani druhé) (n), elektricky neutrálny prvok. častica so spinom 1/2 a hmotnosťou mierne presahujúcou hmotnosť protónu; patrí do triedy hadrónov a zaraďuje sa do skupiny baryónov. Všetky atómové jadrá sú postavené z protónov a dusíka. N. otvorili v roku 1932. fyzik J. Chadwick, ktorý zistil, že to, čo bolo objavené, bolo fyzikmi V. Bothem a G. Beckerom, prenikavý, ku ktorému dochádza pri bombardovaní at. jadier a-častíc, pozostáva z nenabitých. ch-ts s hmotnosťou blízkou protónu.

N. sú stabilné len v zložení stabilné pri. jadrá. Voľný N. je nestabilná častica, ktorá sa rozpadá podľa schémy: n®p+e-+v=c (beta rozpad N.); St N, t = 15,3 min. V látkach voľných neutrónov existuje ešte menej (v hustých látkach - jednotky - stovky mikrosekúnd) kvôli ich silnej absorpcii jadrami. Preto sa voľné N. vyskytujú v prírode alebo sa získavajú v laboratóriu len ako jed. reakcie. Voľný N., v interakcii s at. jadrá, príčina dif. . Väčšia účinnosť N. pri realizácii jed. reakcie, jedinečnosť interakcie s pomalým N. (efekty rezonancie, difrakčný rozptyl v kryštáloch a pod.) robia z N. mimoriadne dôležitý nástroj výskumu jed. fyzika a fyzika TV. telo (pozri NEUTRONOGRAFIA). V praxi Aplikácie N. zohrávajú kľúčovú úlohu pri otravách. energie, pri výrobe transuránových prvkov a rádioaktivite. izotopy (umelé) a používajú sa aj v chémii. rozbor (aktivačný rozbor) a v geol. prieskum (logovanie neutrónov).

Základné charakteristiky neutrónov.

Hmotnosť. Rozdiel medzi hmotnosťami neutrónu a protónu je určený najpresnejšie: mn--mp=1,29344(7) MeV, merané energiou. bilancia dif. ja reakcie. Preto (a známa mp) mn = 939,5731(27) MeV alebo mn»1,675X10-24 g»1840me (me - el-na).

Spin a štatistiky. Spin N. J sa meral rozdelením lúča veľmi pomalého N. v nehomogénnom magnetickom poli. . Podľa kvant. mechanika, lúč by sa mal rozdeliť na časti 2J+1. trsy. Pozorovalo sa rozdelenie na dva lúče, t.j. pre N. J = 1/2 a N. sa riadi štatistikou Fermi - Dirac (táto bolo nezávisle stanovené na základe experimentálnych údajov o štruktúre jadier at.).

Rozptyl pomalých neutrónov protónmi pri energiách do 15 MeV je sféricky symetrický v strede zotrvačnej sústavy. To naznačuje, že rozptyl je určený pôsobením np v relatívnom stave. pohybov z obežných dráh. moment l=0 (tzv. S-vlna). S-rozptyl prevláda nad rozptylom v iných štátoch, keď de Broglie N. ?? akčný rádius jedu. silu Keďže pri energii 10 MeV pre N.?2 10-13 cm dáva táto vlastnosť rozptylu N. na protónoch pri takýchto energiách informáciu o rádovej veľkosti polomeru pôsobenia jedu. silu Z teórie rozptylu mikročastíc vyplýva, že rozptyl v S-stave slabo závisí od detailného tvaru akčného potenciálu a je s dobrou presnosťou opísaný dvoma parametrami: ef. polomer r potenciálu a dĺžka rozptylu a. Na opis rozptylu np je počet parametrov dvakrát väčší, pretože systém môže byť v dvoch stavoch s rôznymi hodnotami celkového spinu: 1 (stav tripletu) a 0 (stav singletu). Skúsenosti ukazujú, že dĺžky rozptylu N. o protón a ef. akčné polomery v singletovom a tripletovom stave sú rôzne, teda jed. sily závisia od celkového spinu h-ts. Najmä komunikácie. stav sústavy np - jadro deutéria môže existovať len pri spine 1. Dĺžka rozptylu v singletovom stave, určená z pp-rozptylových experimentov (dva protóny v S-stave podľa Pauliho princípu môžu byť len v stav s nulovým celkovým spinom), sa rovná dĺžke rozptylu np v singletovom stave. To je v súlade s izotopom nemennosť silnej akcie. Nedostatok spojení. np systémy v singletovom stave a izotopoch. invariantný jed. sily vedú k záveru, že spojenie nemôže existovať. sústavy dvoch N-- tzv. bineutrón. Priame experimenty na rozptyle nn sa neuskutočnili kvôli nedostatku neutrónových cieľov, ale nepriamo. údaje (vlastnosti jadier) a priamejšie - štúdium reakcií 3H+3H®4He+2n, p-+d®2n+g sú v súlade s izotopovou hypotézou. invariantný jed. sily a absencia bineutrónu. (Ak by existoval bineutrón, potom by pri týchto reakciách boli pozorované vrcholy v rozdelení energie zodpovedajúcich a-častíc a g-kván pri celkom určitých energiách.) Hoci jed. Účinok v singletovom stave nie je dostatočne silný na vytvorenie bineutrónu; to nevylučuje možnosť tvorby väzby. systémy pozostávajúce z veľkého počtu samotných neutrónových jadier (jadrá troch alebo štyroch neutrónov neboli zistené).

Elektromagnetická interakcia El.-magnetická. Svätých N. určuje prítomnosť horčíka. moment, ako aj rozvod existujúci vnútri N. dá. a poprieť. náboje a prúdy. Magn. Moment N. určuje správanie N. vo vonkajších situáciách. el.-magn. polia: štiepenie N. lúča v nehomogénnom magnetickom poli. pole, spinová precesia N. Int. el.-magn. štruktúra neutrónu (pozri FORM FAKTOR) sa prejavuje pri rozptyle vysokoenergetických elektrónov na neutróne a v procesoch výroby mezónov na neutróne pomocou g-kvant. Magnetický efekt moment N. s magnetom. momentov elektrónových obalov atómov sa výrazne prejavuje pre N., ktorého de Broglieho dĺžka?? pri. veľkosti (? NEUTRONOGRAFIA). Magnetické rušenie rozptyl s jadrovým umožňuje získať lúče polarizovaného pomalého N. Magnetické efekty. moment N. s el jadrové pole spôsobuje špecifickú Schwingerov rozptyl (prvýkrát ho naznačil americký fyzik Yu. Schwinger). Celkový rozptyl je malý, ale pri malých uhloch (= 3°) sa stáva porovnateľným s prierezom jedu. rozptyl; N., rozptýlené v takýchto uhloch, sú vysoko polarizované. N. vzťah s e-nom, nesúvisiaci s jeho vlastným. alebo obežné dráhy. moment el-na, prichádza dolu k hlavnej. k vzostupu magnetu. moment N. s el pole email. Hoci je tento efekt veľmi malý, bolo možné ho pozorovať pri vyšetrovaní. experimenty.

Slabá (I. sa prejavuje v procesoch ako je rozpad neutrónov: n®p+e-+v=e, záchyt elektrónu protónom: v=e+p®n+e+ a miónový neutrón: vm+ n®p+m -, jedovatý záchyt miónov: m-+р®n+vm, rozpady cudzích častíc, napr. L®p°+n, ako aj pri jedovatých reakciách spôsobených II a vyskytujúcich sa pri porušení priestorových parita.

Gravitačná interakcia.N. je jediný prvok, ktorý má pokojovú hmotnosť. h-ts, pre rez bola priamo pozorovaná gravitačná sila. vychýlenie - zakrivenie trajektórie dobre kolimovaného zväzku studeného N v zemskom gravitačnom poli.Nameraná gravitácia. N. sa v rámci presnosti experimentu zhoduje s gravitáciou. makroskopické zrýchlenie tel.

Neutróny vo vesmíre a blízkozemskom priestore.

Otázka počtu častíc vo vesmíre v raných štádiách jeho rozpínania hrá v kozmológii dôležitú úlohu. Podľa modelu horúceho vesmíru to znamená. Časť pôvodne existujúcich voľných N. má čas sa počas expanzie rozpadnúť. Časť N., ktorá skončí zachytením protónmi, by mala v konečnom dôsledku viesť k cca. na 30 % obsah jadier He a 70 % obsah protónov. Poďme experimentovať. stanovenie percenta He vo vesmíre je jedným z kritických. testy modelu horúceho vesmíru. Vývoj hviezd v niektorých prípadoch vedie k vzniku neutrónových hviezd (medzi ktoré patria najmä pulzary). V primárnej zložke kozmu. Neexistujú žiadne N. lúče kvôli ich nestabilite. Avšak účinok kozmu. lúče s jadrami atómov zemskej atmosféry vedie k tvorbe dusíka v atmosfére. Reakcia 14N (n, p) 14C, spôsobená týmito N., je hlavná. rádioaktívny zdroj izotop uhlíka 14C v atmosfére, odkiaľ sa dostáva do živých organizmov; o stanovení obsahu 14C v organickej hmote. Pozostatky sú založené na rádiouhlíkovej metóde geochronológie. Rozpad pomalých neutrónov difundujúcich z atmosféry do blízkozemského priestoru. pr-vo, yavl. jeden zo zdrojov e-mailov vypĺňajúcich interné oblasť radiačných pásov Zeme.

Fyzický encyklopedický slovník. - M.: Sovietska encyklopédia. . 1983 .

NEUTRÓN

(n) (z lat. neuter - ani jedno, ani druhé) - elementárna častica s nulovým elektrickým výkonom. náboj a hmotnosť, o niečo väčšia ako hmotnosť protónu. Spolu s protónom pod všeobecným názvom. Nukleón je súčasťou atómových jadier. H. má spin 1/2 a preto poslúchne Fermi - Dirac štatistiky(je fermión). Patrí do rodiny adra-nov; má baryónové číslo B= 1, teda zaradený do skupiny baryóny.

Objavený v roku 1932 J. Chadwickom, ktorý ukázal, že tvrdé prenikajúce žiarenie vznikajúce pri bombardovaní jadier berýlia a-časticami pozostáva z elektricky neutrálnych častíc s hmotnosťou približne rovnakou ako protón. V roku 1932 D. D. Ivanenko a W. Heisenberg predložili hypotézu, že atómové jadrá pozostávajú z protónov a H. Na rozdiel od nábojov. častice, H. ľahko preniká do jadier pri akejkoľvek energii a je vysoko pravdepodobné, že spôsobí jadrové reakcie zachytiť (n,g), (n,a), (n, p), ak je energetická bilancia v reakcii pozitívna. Pravdepodobnosť exotermickej reakcie jadrová reakcia narastá so spomalením H. Nepriamo úmerné. jeho rýchlosť. Nárast záchytných reakcií H. pri ich spomalení v prostredí s obsahom vodíka objavil E. Fermi a spolupracovníci v roku 1934. Schopnosť H. spôsobovať štiepenie ťažkých jadier, objavil O. Hahn a F. Strassmann (F. Strassman) v roku 1938 (pozri jadrové štiepenie), slúžil ako základ pre vytvorenie jadrových zbraní a jadrovej energie. Zvláštnosť interakcie s hmotou pomalých neutrónov, ktoré majú de Broglieho vlnovú dĺžku rádovo v atómových vzdialenostiach (efekty rezonancie, difrakcia atď.), slúži ako základ pre široké použitie neutrónových lúčov vo fyzike pevných látok. (Klasifikácia H. podľa energií - rýchla, pomalá, tepelná, studená, ultrachladná - pozri čl. Neutrónová fyzika.)

Vo voľnom stave je H. nestabilný – podlieha rozpadu B; n p + e - + v e; jeho životnosť t n = = 898(14) s, limitná energia elektrónového spektra je 782 keV (viď. rozpad neutrónov beta). Vo viazanom stave ako súčasť stabilných jadier je H. stabilný (podľa experimentálnych odhadov jeho životnosť presahuje 10 32 rokov). Podľa astr. Odhaduje sa, že 15 % viditeľnej hmoty vesmíru predstavuje H., ktorý je súčasťou jadier 4 He. H. je hlavná komponent neutrónové hviezdy. Voľné H. v prírode vznikajú pri jadrových reakciách spôsobených a-časticami rádioaktívneho rozpadu, kozmické lúče a v dôsledku spontánneho alebo núteného štiepenia ťažkých jadier. čl. zdroje H. sú jadrové reaktory, jadrové výbuchy, urýchľovače protónov (pri priemernej energii) a elektrónov s terčíkmi vyrobenými z ťažkých prvkov. Zdroje monochromatických H. lúčov s energiou 14 MeV sú nízkoenergetické. deuterónové urýchľovače s terčom trícia alebo lítia a v budúcnosti sa termonukleárne termonukleárne zariadenia môžu ukázať ako intenzívne zdroje takéhoto H. (Cm. Zdroje neutrónov.)

Hlavné vlastnosti H.

Elektrický náboj H. Q n = 0. Najpresnejšie priame merania Q n sa vyrábajú vychyľovaním lúčov studeného alebo ultrastudeného H. na elektrostatické. lúka: Q n<= 3·10 -21 ona - elektrónový náboj). Kosv. elektrické údaje neutralita makroskopická. množstvo plynu, ktoré dodávajú Qn<= 2·10 -22 e.

Spin H. J= 1/2 bola určená z priamych experimentov na štiepení H lúča v nehomogénnom magnetickom poli. pole na dve zložky [vo všeobecnom prípade sa počet zložiek rovná (2 J + 1)].

Vnútorná parita H. pozitívny. Izotopový spin I = 1 / 2, zatiaľ čo projekcia izotop. späť H. ja 3 = - 1/2. Vnútri S.U.(3)-symetria H. je súčasťou baryónového oktetu (pozri. Unitárna symetria).

Magnetický moment H. Napriek elektrickej neutralite H., jeho magnetický moment. moment je výrazne odlišný od nuly: m n = - 1,91304184(88)m I, kde m I = e/ 2m p c- jadrové magnetón(m p - hmotnosť protónov); magnetický znak moment je určený vzhľadom na smer jeho rotácie. Magnetické porovnanie momenty protónu (m p = 2,7928456) a H. umožnili predpokladať úlohu prostredia p-mezónu (plášťa) „nahého“ nukleónu pri tvorbe nukleónovej štruktúry. Pomer m p a m n (m p / m n - 3 / 2) možno vysvetliť v rámci predstáv o kvarkovej štruktúre nukleónov (pozri nižšie). Naíb. presne m n merané porovnaním s metódou mp nukleárna magnetická rezonancia na hromade studeného H.

Elektrický dipólový moment H. Dynamický, teda indukovaný, dipólový moment H. môže vzniknúť v silnom elektr. pole, napr. pri rozptyle H. na ťažkom jadre, alebo pri rozptyle g-lúčov na deuteróne. Zmena energie častíc na elektrickú energiu. pole je určené vzťahom D = -(a o 2 /2). E 2, kde a 0 je polarizovateľnosť častice, E - sila poľa. Experimenty dávajú odhady 0<= 10 -42 см 3 (принята , в к-рой = s= 1).

Statické elektrický dipólový moment (EDM) elementárnej častice musí byť identicky rovný nule, ak interakcie, ktoré zažíva, sú invariantné vzhľadom na obrátenie času(T-invarianty). EDM sa líši od nuly, ak T-invariantnosť je porušená, čo podľa CPT veta(t. j. konjugácia náboja, priestorová inverzia a obrátenie času), je ekvivalentné porušeniu SR-in-variant. Aj keď porušenie SR-invariantnosť bola objavená už v roku 1964 pri rozpade K 0 L-Mezon, stále SR-nepozorovali sa neinvariantné účinky pre iné častice (alebo systémy). V modernom unifikované kalibračné teórie porušovania elementárnych častíc T(alebo C.P.)-invariantnosť môže nastať v elektroslabá interakcia, hoci veľkosť efektu je extrémne malá. Dif. modely porušovania SR-invariancie predpovedajú hodnotu EDM H. na úrovni (10 -24 -10 -32) e. pozri Kvôli svojej elektrickej neutralita H. je veľmi vhodný objekt na vyhľadávanie SR- nemennosť. Naíb. citlivá a spoľahlivá metóda - NMR metóda s elektr pole superponované na magnet. iole. Zmena smeru elektriky poľa pri zachovaní všetkých ostatných charakteristík rezonančného NMR spektrometra spôsobuje posun NMR frekvencie o hodnotu D v = - 4dE, Kde d- EDM. Pre d~ 10 -25 e. cm Dv ~10 -6 Hz. Použitím metódy zadržania ultrachladného H. v NMR spektrometri je možné dosiahnuť takúto citlivosť. Prijaté max. presné obmedzenie na EDM H.: d n<= 2·10 -25 e. cm .

H štruktúra.

H. patrí spolu s protónom k najľahším baryónom. Podľa moderných idey, pozostáva z troch najľahších valencií kvarky(dva d- kvarky a jeden u-quark) troch farieb tvoriacich bezfarebnú kombináciu. Okrem valenčných kvarkov a tých, ktoré ich viažu gluóny nukleón obsahuje „more“ virtuálnych kvarkov, vrátane ťažkých (čudné, očarujúce atď.). Kvantové čísla H. sú úplne určené množinou valenčných kvarkov a priestorov. štruktúra - dynamika interakcie kvarkov a gluónov. Charakteristickým rysom tejto interakcie je zvýšenie ef. interakčné konštanty ( efektívne poplatok)s rastúcou vzdialenosťou, takže veľkosť interakčnej plochy je obmedzená plochou tzv. zadržiavanie kvarkov - oblasť zadržiavania farebných predmetov, ktorých polomer je ~10 -13 cm (viď. Zachovanie farby).

Konzistentné popis štruktúry hadrónov na základe modern teória silnej interakcie - kvantová chromodynamika - pri stretnutí s teoretickou. ťažkosti však pre mnohých úplne uspokojí úlohy. výsledky sú dané popisom interakcie nukleónov, reprezentovaných ako elementárne objekty, prostredníctvom výmeny mezónov. Poďme experimentovať. prieskum priestorov. H. štruktúra sa uskutočňuje pomocou rozptylu vysokoenergetických leptónov (elektrónov, miónov, neutrín, v modernej teórii považovaných za bodové častice) na deuterónoch. Príspevok rozptylu na protóne sa meria v dep. experiment a možno ho odčítať pomocou definície. vypočíta. postupy.

Elastický a kvázielastický (s štiepením deuterónu) rozptyl elektrónov na deuteróne umožňuje nájsť elektrické hustoty. nabíjacie a magnetické moment H. ( tvarový faktor H.). Podľa experimentu magnetická hustota. moment H. s presnosťou na niekoľko. percent sa zhoduje s rozložením elektrickej hustoty. protónový náboj a má strednú odmocninu polomeru ~0,8·10-13 cm (0,8 F). Magn. H. tvarový faktor celkom dobre popisuje tzv. dipól f-loy G M n = mn (1+ q 2 /0,71) -2, kde q 2 - druhá mocnina prenesenej hybnosti v jednotkách (GeV/c) 2.

IN hlboko nepružný proces rozptyl (interakcia s produkciou mnohých sekundárnych hadrónov, predovšetkým pionov), dopadajúca bodová častica (leptón) interaguje priamo s bodovými zložkami nukleónu - kvarkami. Kvarkové zloženie H. ( ddu) max. je jasne odhalená v experimentoch s interakciou vysokoenergetických neutrín a antineutrín s protónovými a neutrónovými (obsahujúcimi deutérium) cieľmi. Napríklad celkový reakčný prierez s v m n m - X (kde X je súbor hadrónov) je približne dvojnásobkom celkového prierezu reakcie v m p m - X, od r v m interaguje iba s d-kvark [kvarkové zloženie protónu ( uud)]. Podobne Opravy týchto jednoduchých vzťahov celkových prierezov sa týkajú hlavne. s prítomnosťou „more“ virtuálnych párov kvark-antikvark.

Interakcie H.

Silná interakcia H. s nukleónmi. V dôsledku toho izotop Invariantnosť je rovnosť prierezov pre interakcie neutrón-neutrón a protón-protón, ak sa v druhom prípade berie do úvahy príspevok Coulombovej interakcie. Na úrovni kvark-gluón izotop. je dôsledkom malého hmotnostného rozdielu d- A u-kvarky (ak je samotná hmotnosť kvarku malá). To tiež vysvetľuje malosť rozdielu medzi hmotnosťami protónu a H., ako aj veľkosť a znamienko tohto rozdielu ( d- kvark je ťažší u-kvark).

Pri nízkych energiách (do 15 MeV) je rozptyl H. na protóne v systéme ťažiska izotropný, t.j. interakcia je určená hlavne. S- vlna (relatívny pohyb s orbitálnou hybnosťou L= 0). Pre S-vlnová interakcia, prierez rozptylu možno charakterizovať dvoma parametrami - ef. polomer interakčného potenciálu a dĺžka rozptylu. Závislosť na vzťahoch. smer spinov H. a protónu zdvojnásobuje počet parametrov, keďže dĺžky rozptylu pre singletový (celkový spin systému 0) a tripletový (celkový spin 1) stavy sú rôzne (niekoľkonásobne sa líšia). Moderné hodnoty dĺžok rozptylu a ef. polomery (v F): = 1,70(3), r os= 2,67 (3). Parametre rozptylu np nemožno priamo porovnávať s rozptylom pp a nn, keďže systémy pp a nn v súlade s Pauliho princíp nemôže byť v trojitom stave. Dĺžka singletu rozptylu pp sa rovná: A pp = -7,815 (8) F, r 0 = 2,758 F. Výpočet Coulombovho príspevku k a pp umožňuje získať čisto jadrovú pp rozptylovú dĺžku a I pp, hrana sa rovná -17,25 F. Podľa izotopu. nemennosť, A i pp = A nn. Stanovenie parametrov nn-rozptylu je náročný problém, keďže priama interakcia voľného H. nebola doteraz pozorovaná pre náročnosť experimentu. Bolo navrhnutých niekoľko. experimentálne možnosti hľadania priameho rozptylu nn v lúčoch vysokoprietokových pulzných alebo stacionárnych reaktorov.

Naíb. určité informácie o A pp . získané štúdiom reakcie p-d 2ng: a nn = -18,45(46) F a reakcie nd p2n: a nn = - 16,73(45) F. Rozpor vo výsledkoch je spôsobený nejednoznačnosťou postupu extrapolácie na nulovú energiu H. a nedostatočným popisom deuterónu. Porovnávanie A nn a a pp, môžeme konštatovať, že izotop. pozoruje sa invariantnosť, hoci experimentálna. nedostatočné.

V ranom štádiu vývoja jadrovej fyziky hrali základy hlavnú úlohu pri pochopení vlastností jadrových síl. vlastnosti deuterónu. Deuterón je viazaný tripletový stav s väzbovou energiou -2,224 MeV. Singletový stav je pozitívny. väzobná energia 64 keV a ide o rezonanciu. DR. V nízkoenergetickej oblasti v systéme np nie sú žiadne rezonancie a viazané stavy. Tieto dva parametre umožňujú určiť interakciu nukleón-nukleón a polomer jadrových síl. Prítomnosť kvadrupólového elektrického v deuteróne. moment Q = 2,859. 10 -27 cm 2 vedie k záveru o existencii tenzorových jadrových síl.

Žiarenie záchyt H. protónom, nр dg, je najjednoduchšia jadrová reakcia. Prierez záchytu pri nízkych energiách H závisí od rýchlosti H ako 1 / u . Pre tepelnú H. (s l = 1,73) s n g = 0,311 barn.

Izotopický invariantnosť jadrových síl a známy singletový np stav umožňujú ospravedlniť absenciu viazaného nn stavu (di-neutrón). Poďme experimentovať. pátranie po tomto v reakciách typu A + B C + 2n potvrdzuje tento záver: prierez produkcie dineutrónov<=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 vysokých energiách interakcie nukleón-nukleón sa mení jeho charakter. Pri energiách dopadajúcich nukleónov (200-400) MeV, zodpovedajúcich ich priblíženiu na vzdialenosť ~0,3 F, sa v interakcii objavujú odpudivé reakcie. silu. Tento jav sa zvyčajne porovnáva s existenciou tuhého odpudivého jadra (jadra) nukleónov a pripisuje sa mu dominantná úloha napríklad pri výmene ťažkých vektorových mezónov na krátke vzdialenosti. w-mezóny. Toto vysvetlenie nie je jediné možné. V modeli „quark bag“ (pozri Quarkové modely) ten istý jav sa vysvetľuje fúziou na krátke vzdialenosti dvoch nukleónov do jedného šesťkvarkového vaku, ktorého vlastnosti sú kvalitatívne odlišné od vlastností jednotlivých nukleónov; To vedie k tomu, že dva jednotlivé nukleóny nie sú experimentálne pozorované na krátke vzdialenosti.

Pri vyšších energiách sa interakcie stávajú v podstate nepružnými a sú sprevádzané násobkami. tvorba p-mezónov a ťažších častíc (pozri. Viaceré procesy). Vlastnosti kvarkov a gluónov hrajú rozhodujúcu úlohu v dynamike interakcie, čo spôsobuje tvorbu jetov sekundárnych hadrónov (pozri obr. Hadrónový prúd) a pod.

Interakcia H. s jadrami a hmotou. Podobne ako pri interakcii s protónom je interakcia H. s jadrami opísaná silami skôr krátkeho dosahu v porovnaní s de Broglieho vlnovou dĺžkou H. Pre nízke energie je interakcia opísaná dĺžkou rozptylu a polomerom potenciálu. . jamy. Neprítomnosť bariéry pre penetráciu H. do jadra vedie k tomu, že pre H. je nízka energia. úlohu zohráva reakčný kanál prechádzajúci tvorbou zlúčeniny jadier(zložené jadrá). Neutrónové rezonancie určené stavmi zloženého jadra pri tzv. rezonančné energie H., sú dobre oddelené (viď. Neutrónová spektroskopia). Pri ~ (0,1 - 1) MeV v stredných a ťažkých jadrách sa prekrývajú a správanie prierezu je popísané štatisticky. Fenomenologicky je správanie prierezu pre interakciu H. s jadrami opísané silovými funkciami. s, p, d neutrónové rezonancie s charakteristickými fluktuáciami. Pri vyšších energiách fenomenologické. opis spriemerovaných úsekov sa dosiahne pomocou optický model, jadro. Interakcia vysokoenergetického H. s jadrami je podobná interakcii protónov s jadrami.

Pre pomalý H. sa stávajú rozhodujúcimi jeho vlnové vlastnosti a koherentná interakcia s usporiadanými kondenzátormi. stredy. H. s vlnovou dĺžkou blízkou medziatómovým vzdialenostiam sú najdôležitejším prostriedkom na štúdium štruktúry pevných látok a dynamiky budenia v nich. Prítomnosť H. mag. moment vytvára lúče polarizátorov. H. je mimoriadne citlivý. nástroj na štúdium distribúcie magnetizácie v látke (pozri. Neutronografia).

Znak interakcie H. s väčšinou jadier je pozitívny. , čo vedie ku koeficientu. lom< 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. neutrónová optika).

H. a slabá (elektroslabá) interakcia. Dôležitým zdrojom informácií o elektroslabej interakcii je b-rozpad voľného H. Na úrovni kvarku tento proces zodpovedá prechodu. Reverzný proces interakcie elektrónového antineutrína s protónom sa nazýva. reverzný b-rozpad. Táto trieda procesov zahŕňa elektronické snímanie, vyskytujúce sa v jadrách, re - n v e.

Rozpad voľného H. s prihliadnutím na kinematiku. parametre popisujú dve konštanty - vektor GV, vyplývajúce z vektorový konzervačný prúd univers. slabá interakčná konštanta a axiálne-vektor G A, hodnotu rezu určuje dynamika silne interagujúcich zložiek nukleónu – kvarkov a gluónov. Vlnové funkcie počiatočného H. a konečného protónového a n p prechodu v dôsledku izotopu. invariancie sú vypočítané pomerne presne. Výsledkom je výpočet konštánt G V A G A z rozpadu voľného H. (na rozdiel od výpočtov z b-rozpadu jadier) nesúvisí so zohľadnením jadrových štruktúrnych faktorov.

Pravdepodobnosť rozpadu polarizátora. H. so spinom S , energie a hybnosti elektrónu a antineutrína a R e, je všeobecne opísaný výrazom:

Coef. korelácie a, A, B, D môže byť reprezentovaná ako funkcia z parametra a =(G A/G V,)exp( i f). Fáza f sa líši od nuly alebo p if T-invariantnosť je porušená. V tabuľke sú uvedené experimentálne údaje. hodnoty pre tieto koeficienty. a výsledné významy a a f.

Medzi týmito údajmi je badateľný rozdiel. experimenty pre t n, dosahujúce niekoľko. percent.

Opis elektroslabej interakcie zahŕňajúcej H. pri vyšších energiách je oveľa komplikovanejší kvôli potrebe zohľadniť štruktúru nukleónov. Napríklad m - -zachytiť, m - p n v m je opísaná aspoň dvojnásobným počtom konštánt. H. sa testuje aj s inými hadrónmi bez účasti leptónov. Takéto procesy zahŕňajú nasledujúce.

2) Slabá interakcia n - n alebo n - p, ktorá sa prejavuje ako nezachovávanie priestorov. parita. Obvyklá veľkosť nimi spôsobených účinkov je rádovo 10 -6 -10 -7.

Interakcia H. so strednými a ťažkými jadrami má množstvo znakov, vedúcich v niektorých prípadoch k priemeru. zosilňujúce účinky nezachovanie parity v jadrách. Jeden z týchto účinkov súvisí. rozdiel v absorpčnom priereze H. s polarizáciou v smere šírenia a proti nemu, hrán v prípade jadra 139 La je rovný 7 % pri = 1,33 eV, čo zodpovedá R- vlnová neutrónová rezonancia. Dôvodom zvýšenia je kombinácia nízkej energie. šírka stavov zloženého jadra a vysoká hustota hladín s opačnými paritami v tomto zloženom jadre, čo poskytuje o 2-3 rády väčšie premiešanie zložiek s rôznymi paritami ako v nízko položených stavoch jadier. Výsledkom je množstvo efektov: asymetria emisie g-kván vzhľadom na rotáciu zachytených polarizátorov. H. v reakcii (n, g), asymetria emisie náboja. častice počas rozpadu zložených stavov v reakcii (n, p) alebo asymetria emisie ľahkého (alebo ťažkého) štiepneho fragmentu v reakcii (n, f). Asymetrie majú hodnotu 10 -4 -10 -3 pri tepelnej energii V.V R-dodatočne sa realizujú vlnové neutrónové rezonancie. zosilnenie spojené s potlačením pravdepodobnosti vytvorenia zložky zachovávajúcej paritu tohto zloženého stavu (v dôsledku malej šírky neutrónov R-rezonancia) vzhľadom na prímesovú zložku s opačnou paritou, ktorá je s-rezonancia-som. Ide o kombináciu viacerých. amplifikačné faktory umožňujú, aby sa extrémne slabý efekt prejavil s veľkosťou charakteristickou pre jadrovú interakciu.

Interakcie s porušením baryónového čísla. Teoretické modelov veľké zjednotenie A superunifikáciami predpovedajú nestabilitu baryónov – ich rozpad na mezóny. Tieto rozpady môžu byť viditeľné len pre najľahšie baryóny - p a n, ktoré sú súčasťou atómových jadier. Pre interakciu so zmenou baryónového čísla o 1, D B= 1, dalo by sa očakávať transformácia typu H.: n e + p -, alebo transformácia s emisiou podivných mezónov. Hľadanie procesov tohto druhu sa uskutočňovalo v experimentoch s použitím podzemných detektorov s hmotnosťou niekoľkých. tisíc ton. Na základe týchto experimentov môžeme konštatovať, že doba rozpadu H. s porušením baryónového čísla je viac ako 10 32 rokov.

DR. možný typ interakcie s D IN= 2 môže viesť k javu vzájomnej premeny H. a antineutróny vo vákuu, t.j . Pri absencii externého polia alebo pri ich nízkej magnitúde sú stavy H. a antineutrónu degenerované, keďže ich hmotnosti sú rovnaké, preto ich môže zmiešať aj ultraslabá interakcia. Kritérium malého externého polia je malosť interakcie energie magnet. moment H. s magnetom. poľa (n a n ~ majú opačné magnetické znamienka) v porovnaní s energiou určenou časom T pozorovania H. (podľa vzťahu neurčitosti), D<=hT -1 . Pri pozorovaní produkcie antineutrónov v H lúči z reaktora alebo iného zdroja T je čas letu H. k detektoru. Počet antineutrónov v lúči sa zvyšuje kvadraticky so zvyšujúcim sa časom letu: /N n ~ ~ (T/t osc) 2, kde t osc je doba oscilácie.

Treba poznamenať, že hľadanie rozpadu nukleónov s D B= 1 a hľadanie -oscilácií sú nezávislé experimenty, pretože sú spôsobené zásadne odlišnými typy interakcií.

Gravitačná interakcia H. Neutrón je jednou z mála elementárnych častíc, ktoré spadajú do gravitácie. Pole Zeme je možné pozorovať experimentálne. Priame zrýchlenie gravitácie pre H. sa vykonáva s presnosťou 0,3 % a nelíši sa od makroskopického. Otázka súladu zostáva relevantná princíp ekvivalencie(rovnosť zotrvačných a gravitačných hmotností) pre H. a protóny.

Najpresnejšie experimenty boli uskutočnené pomocou Et-hmotnostnej metódy pre telesá s rôznymi priemermi. pomerové hodnoty A/Z Kde A - pri. číslo, Z- náboj jadier (v jednotkách elementárneho náboja e). Z týchto experimentov vyplýva, že gravitačné zrýchlenie pre H. a protóny je totožné na úrovni 2·10 -9, a rovnosť gravitácie. a inertné hmoty na úrovni ~10 -12.

H. v kozmológii a astrofyzike

Podľa moderných nápady v modeli Hot Universe (pozri. Teória horúceho vesmíru)V prvých minútach života vesmíru dochádza k tvorbe baryónov vrátane protónov a vodíka. Následne je určitá časť H., ktorá sa nestihla rozpadnúť, zachytená protónmi za vzniku 4 He. Pomer vodíka a 4 He je 70 % ku 30 % hmotnosti. Počas vzniku hviezd a ich vývoja ďalej nukleosyntéza, až po železné jadrá. K tvorbe ťažších jadier dochádza v dôsledku výbuchov supernov so zrodom neutrónových hviezd, čo vytvára možnosť postupnosti. zachytenie H. nuklidmi. V tomto prípade ide o kombináciu tzv. s-proces - pomalý záchyt H. s b-rozpadom medzi po sebe nasledujúcimi záchytmi a r-proces - rýchly sekvenčný. zachytávajú hlavne pri výbuchoch hviezd. môže vysvetliť pozorované prevalencia prvkov vo vesmíre predmety.

V primárnej zložke kozm H. lúče pravdepodobne chýbajú kvôli ich nestabilite. H., vytvorený na povrchu Zeme, difundujúci do vesmíru. a rozpad tam zjavne prispievajú k tvorbe elektrónových a protónových zložiek radiačné pásy Zem.

Lit.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Physics of Low Energy Neutrons, M., 1965; Alexandrov Yu.A. Základné vlastnosti neutrónu, 2. vydanie, M., 1982.

V. M. Lobašov.

Fyzická encyklopédia. V 5 zväzkoch. - M.: Sovietska encyklopédia. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1988 Veľký encyklopedický slovník Slovník synoným

Neutrálna elementárna častica s hmotnosťou blízkou hmotnosti protónu. Spolu s protónmi tvoria neutróny atómové jadro. Vo voľnom stave je neutrón nestabilný a rozpadá sa na protón a elektrón. Pojmy jadrová energetika. Rosenergoatom Concern,...... Pojmy jadrová energetika

Neutrón- (n), neutrálna elementárna častica s hmotnosťou o niečo väčšou ako hmotnosť protónu. Objavil a pomenoval anglický fyzik J. Chadwick v roku 1932. Neutróny sú stabilné iba v jadrách. Hmotnosť neutrónu je 1,7 x 10 24 g Voľný neutrón... ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

NEUTRON, neutron, manžel. (z lat. neutrum, lit. ani jedno, ani druhé) (fyz. neol.). Hmotná častica vstupujúca do jadra atómu, bez elektrického náboja, elektricky neutrálna. Ushakovov vysvetľujúci slovník. D.N. Ušakov. 1935 1940 … Ušakovov vysvetľujúci slovník

NEUTRON, huh, manžel. (špecialista.). Elektricky neutrálna elementárna častica s hmotnosťou takmer rovnou hmotnosti protónu. | adj. neutrón, oh, oh. Ozhegovov výkladový slovník. S.I. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949 1992 … Ozhegovov výkladový slovník

neutrón- neutrálna elementárna častica s hmotnosťou blízkou hmotnosti protónu. Spolu s protónmi tvoria neutróny atómové jadro. Vo voľnom stave je nestabilný a rozpadá sa na protón a elektrón. Témy...... Technická príručka prekladateľa

Atómová štruktúra: čo je neutrón? Neutrón (elementárna častica).

NEUTRÓN Neutrón

Výkladový slovník ruského jazyka. D.N. Ušakov

Výkladový slovník ruského jazyka. S.I.Ozhegov, N.Yu.Shvedova.

Nový výkladový slovník ruského jazyka, T. F. Efremova.

Encyklopedický slovník, 1998

NEUTRÓN
Neutrón