Нейтрон бол адронуудын ангилалд хамаарах төвийг сахисан бөөмс юм. 1932 онд Английн физикч Ж.Чадвик нээсэн. Протонтой хамт нейтрон нь атомын цөмийн нэг хэсэг юм. Нейтроны цахилгаан цэнэг тэгтэй тэнцүү. Энэ нь нейтрон цацрагийн хүчтэй хазайлтаас үүссэн цэнэгийн шууд хэмжилтээр нотлогддог цахилгаан талбайнууд, энэ нь (энд энгийн цахилгаан цэнэг, өөрөөр хэлбэл. үнэмлэхүй үнэ цэнээлектрон цэнэг). Шууд бус өгөгдөл нь тооцоолол өгдөг. Нейтроны эргэлт 1/2 байна. Хагас бүхэл тоо ээрэх адроны хувьд энэ нь барионуудын бүлэгт багтдаг (Протоныг үзнэ үү). Барион бүр эсрэг бөөмстэй байдаг; Антинейтроныг 1956 онд антипротоныг цөмөөр тараах туршилтаар нээсэн. Антинейтрон нь барион цэнэгийн тэмдгээр нейтроноос ялгаатай; Нейтрон нь протонтой адил барион цэнэгтэй тэнцүү байна.

Протон болон бусад адронуудын нэгэн адил нейтрон нь жинхэнэ энгийн бөөмс биш: цахилгаан цэнэгтэй нэг м-кварк, глюоны талбараар холбогдсон хоёр цэнэгтэй хоёр кваркаас бүрдэнэ (Элементар бөөмс, Кварк, Хүчтэй харилцан үйлчлэлийг үзнэ үү). ).

Нейтрон нь зөвхөн тогтвортой атомын цөмд тогтвортой байдаг. Чөлөөт нейтрон нь протон, электрон ба электрон антинейтрино болж задардаг тогтворгүй бөөмс юм (Бета задралыг үзнэ үү): . Нейтроны амьдрах хугацаа s, өөрөөр хэлбэл 15 минут орчим байна. Бодитод нейтронууд нь цөмд хүчтэй шингэдэг тул чөлөөт хэлбэрээр бүр ч бага байдаг. Тиймээс тэдгээр нь байгальд тохиолддог эсвэл зөвхөн цөмийн урвалын үр дүнд лабораторид үүсдэг.

By эрчим хүчний тэнцвэрТөрөл бүрийн цөмийн урвалын хувьд нейтрон ба протоны массын зөрүүг тодорхойлно: MeV. Үүнийг протоны масстай харьцуулах замаар бид нейтроны массыг олж авна: MeV; Энэ нь g-тэй тохирч байна, эсвэл электроны масс хаана байна.

Нейтрон нь бүх төрөлд оролцдог үндсэн харилцан үйлчлэл(Байгалийн хүчний нэгдлийг үзнэ үү). Хүчтэй харилцан үйлчлэл нь атомын цөм дэх нейтрон ба протоныг холбодог. Сул харилцан үйлчлэлийн жишээ болох нейтрон бета задралыг энд аль хэдийн авч үзсэн. Энэ төвийг сахисан бөөмс нь цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлд оролцдог уу? Нейтрон нь дотоод бүтэцтэй бөгөөд үүнд ерөнхий төвийг сахисан шинж чанартай байдаг цахилгаан гүйдэл, ялангуяа нейтрон дахь соронзон момент үүсэхэд хүргэдэг. Өөрөөр хэлбэл, соронзон орон дээр нейтрон нь луужингийн зүү шиг ажилладаг.

Энэ бол түүний цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэлийн зөвхөн нэг жишээ юм.

Нейтроны цахилгаан диполь моментийн эрэл хайгуул нь ихээхэн сонирхол татсан бөгөөд үүний дээд хязгаарыг олж авсан: . Энд хамгийн үр дүнтэй туршилтуудыг ЗХУ-ын ШУА-ийн Ленинградын Цөмийн физикийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд хийсэн. Нейтроны диполь моментийг хайх нь микропроцесс дахь цаг хугацааны урвуу өөрчлөлтийн үед өөрчлөгддөггүй байдлын зөрчлийн механизмыг ойлгоход чухал ач холбогдолтой (Паритетийг үзнэ үү).

Нейтронуудын таталцлын харилцан үйлчлэл нь дэлхийн таталцлын талбарт тэдний тохиолдох байдлаас шууд ажиглагдсан.

Нейтронуудын кинетик энергийн дагуу ердийн ангиллыг одоо баталсан: удаан нейтронууд (eV, тэдгээрийн олон төрөл байдаг), хурдан нейтронууд (eV), өндөр энергитэй нейтронууд (eV). Хэт хүйтэн нейтрон гэж нэрлэгддэг маш удаан нейтронууд (eV) нь маш сонирхолтой шинж чанартай байдаг. Хэт хүйтэн нейтроныг "соронзон занганд" хуримтлуулж, эргэлтийг нь тодорхой чиглэлд чиглүүлэх боломжтой болох нь тогтоогдсон. Тусгай тохируулгын соронзон орны тусламжтайгаар хэт хүйтэн нейтроныг шингээгч хананаас тусгаарлаж, задрах хүртлээ хавханд "амьдрах" боломжтой. Энэ нь нейтроны шинж чанарыг судлах олон нарийн туршилтуудыг хийх боломжийг олгодог.

Хэт хүйтэн нейтроныг хадгалах өөр нэг арга нь долгионы шинж чанарт суурилдаг. Бага энергитэй үед де Бройль долгионы урт (харна уу. Квант механик) нь маш том тул тольноос гэрэл тусдаг шиг нейтронууд нь бодисын цөмөөс тусдаг. Ийм нейтроныг хаалттай "саванд" хадгалах боломжтой. Энэ санааг ЗХУ-ын физикч Я.Б.Зельдович 1950-иад оны сүүлээр дэвшүүлж, анхны үр дүнг Дубнад, Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнгээс бараг арав гаруй жилийн дараа гаргажээ. Саяхан Зөвлөлтийн эрдэмтэд хэт хүйтэн нейтронууд байгалийн задрал хүртэл амьдардаг хөлөг онгоц барьж чаджээ.

Чөлөөт нейтронууд атомын цөмтэй идэвхтэй харилцан үйлчилж, цөмийн урвал үүсгэдэг. Удаан нейтронуудын бодистой харилцан үйлчлэлийн үр дүнд ажиглаж болно резонансын нөлөө, талст дахь дифракцийн сарнилт гэх мэт Эдгээр шинж чанаруудын улмаас нейтроныг цөмийн физик болон хатуу биетийн физикт өргөнөөр ашигладаг. Тэд цөмийн эрчим хүч, трансуран элемент үйлдвэрлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг цацраг идэвхт изотопууд, олох практик хэрэглээхимийн шинжилгээ, геологи хайгуулын чиглэлээр .

НЕЙТРОН
Нейтрон

Нейтрон– барионуудын ангилалд хамаарах төвийг сахисан бөөмс. Протонтой хамт нейтрон үүсдэг атомын цөм. Нейтроны масс m n = 938.57 МэВ/с 2 ≈ 1.675·10 -24 г.Нейтрон нь протонтой адил 1/2ћ спинтэй ба фермион юм.. Энэ нь ба соронзон моментμ n = - 1.91μ N, энд μ N = e ћ /2м р с – цөмийн магнетон (m р – протоны масс, Гауссын нэгжийн системийг ашигладаг). Нейтроны хэмжээ нь ойролцоогоор 10 -13 см бөгөөд энэ нь гурван кваркаас бүрдэнэ: нэг u-кварк ба хоёр д-кварк, өөрөөр хэлбэл. түүний кваркийн бүтэц нь udd юм.
Нейтрон нь барион тул B = +1 барион тоотой байдаг. Чөлөөт төлөвт нейтрон тогтворгүй байдаг. Энэ нь протоноос бага зэрэг хүнд (0.14%) тул эцсийн төлөвт протон үүсэх замаар задралд ордог. Энэ тохиолдолд протоны барионы тоо мөн +1 байдаг тул барионы тоог хадгалах хууль зөрчигддөггүй. Энэ задралын үр дүнд электрон e - ба электрон антинейтрино e мөн үүсдэг. Сул харилцан үйлчлэлийн улмаас ялзрал үүсдэг.

Ялзалтын схем n → p + e - + e.

Чөлөөт нейтроны амьдрах хугацаа τ n ≈ 890 сек байна. Атомын цөмд нейтрон нь протон шиг тогтвортой байж чаддаг.
Нейтрон нь адрон тул хүчтэй харилцан үйлчлэлд оролцдог.
Нейтроныг 1932 онд Ж.Чадвик нээжээ.

Нейтрон гэж юу вэ? Энэ асуулт нь цөмийн физикт оролцдоггүй хүмүүсийн дунд ихэвчлэн гарч ирдэг, учир нь түүний доторх нейтроныг үндсэн бөөмс гэж ойлгодог. цахилгаан цэнэгэлектрон массаас 1838.4 дахин их масстай. Масс нь нейтроны массаас арай бага протонтой хамт атомын цөмийн "барилгын материал" юм. Бөөмийн физикт нейтрон ба протоныг нэг бөөмийн хоёр өөр хэлбэр буюу нуклон гэж үздэг.

Нейтрон нь атом бүрийн цөмийн бүрэлдэхүүнд байдаг химийн элемент, цорын ганц үл хамаарах зүйл бол устөрөгчийн атом бөгөөд цөм нь нэг протон юм. Нейтрон гэж юу вэ, энэ нь ямар бүтэцтэй вэ? Цөмийн анхан шатны "тоосго" гэж нэрлэгддэг ч өөрийн гэсэн шинж чанартай хэвээр байна дотоод бүтэц. Тодруулбал, энэ нь барион овгийнх бөгөөд гурван кваркаас бүрдэх ба хоёр нь даун кварк, нэг нь дээш кварк юм. Бүх кваркууд бутархай цахилгаан цэнэгтэй байдаг: дээд хэсэг нь эерэг цэнэгтэй (электрон цэнэгийн +2/3), доод хэсэг нь сөрөг цэнэгтэй (электрон цэнэгийн -1/3). Тийм ч учраас нейтрон нь цахилгаан цэнэггүй, учир нь түүнийг бүрдүүлдэг кваркууд үүнийг зүгээр л нөхдөг. Гэсэн хэдий ч нейтроны соронзон момент тэг биш юм.

Дээр дурдсан нейтроны найрлагад кварк бүр нь бусадтай глюоны талбараар холбогддог. Глюон бол цөмийн хүчийг бий болгох үүрэгтэй бөөмс юм.

Цөмийн физикт масс болон атомын массын нэгжээс гадна бөөмийн массыг GeV (гигаэлектронвольт) гэж тодорхойлдог. Эйнштейн энергийг масстай холбодог E=mc 2 хэмээх алдарт тэгшитгэлээ нээсний дараа энэ нь боломжтой болсон. GeV дахь нейтрон гэж юу вэ? Энэ утга нь 0.0009396 буюу протоныхоос (0.0009383) арай том байна.

Нейтрон ба атомын цөмийн тогтвортой байдал

Атомын цөмд нейтрон байгаа нь тэдгээрийн тогтвортой байдал, атомын бүтэц өөрөө болон бүхэлдээ бодис оршин тогтнох боломжийн хувьд маш чухал юм. Атомын цөмийг бүрдүүлдэг протонууд эерэг цэнэгтэй байдаг нь баримт юм. Тэднийг ойрын зайд нэгтгэх нь Кулоны цахилгаан түлхэлтийн улмаас асар их энерги зарцуулахыг шаарддаг. Нейтрон ба протоны хооронд ажилладаг цөмийн хүч нь Кулоны хүчнээс 2-3 дахин хүчтэй байдаг. Тиймээс тэд эерэг цэнэгтэй бөөмсийг ойрын зайд барьж чаддаг. Цөмийн харилцан үйлчлэл нь богино зайтай бөгөөд зөвхөн цөмийн хэмжээгээр л илэрдэг.

Цөм дэх тэдгээрийн тоог олохын тулд нейтроны томъёог ашигладаг. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна: нейтроны тоо = элементийн атомын масс - үелэх систем дэх атомын дугаар.

Чөлөөт нейтрон нь тогтворгүй бөөмс юм. Түүний дундаж ашиглалтын хугацаа 15 минут бөгөөд дараа нь гурван бөөмс болж задардаг.

• электрон;
• протон;
• антинейтрино.

Нейтроныг нээх урьдчилсан нөхцөл

Физикт нейтроны онолын оршин тогтнолыг 1920 онд Эрнест Рутерфорд дэвшүүлсэн бөгөөд протоны цахилгаан соронзон түлхэлтийн улмаас атомын цөмүүд яагаад задрахгүй байгааг тайлбарлахыг оролдсон.

Бүр өмнө нь 1909 онд Германд Боте, Бекер нар гэрлийн элементүүд, жишээлбэл бериллий, бор эсвэл литийг полониумаас өндөр энергитэй альфа тоосонцороор цацруулж байвал ямар ч зузаантай янз бүрийн материалаар дамждаг цацраг үүснэ гэдгийг тогтоожээ. Тэд үүнийг гамма цацраг гэж таамаглаж байсан боловч тухайн үед мэдэгдэж байсан цацраг нь ийм хүчтэй нэвтэрч чаддаггүй байв. Боте, Беккер нарын туршилтыг зөв тайлбарлаагүй.

Нейтроны нээлт

Нейтрон байдаг гэдгийг 1932 онд Английн физикч Жеймс Чадвик нээсэн. Тэр сурсан цацраг идэвхт цацрагбериллий, хэд хэдэн туршилт хийж, физик томъёогоор таамагласантай давхцаагүй үр дүнд хүрсэн: цацраг идэвхт цацрагийн энерги нь онолын утгаас хамаагүй давж, импульсийн хадгалалтын хуулийг зөрчсөн. Тиймээс дараахь таамаглалуудын аль нэгийг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагатай байв.

1. Эсвэл цөмийн процессын үед өнцгийн импульс хадгалагддаггүй.
2. Эсвэл цацраг идэвхт цацраг нь бөөмсөөс бүрддэг.

Эрдэмтэн эхний таамаглалыг няцаасан, учир нь энэ нь физикийн үндсэн хуулиудтай зөрчилдөж байгаа тул хоёр дахь таамаглалыг хүлээн зөвшөөрсөн. Чадвик үүнийг харуулсан цацрагТүүний туршилтаар энэ нь хүчтэй нэвтрэх чадвартай тэг цэнэгтэй хэсгүүдээс үүсдэг. Нэмж дурдахад тэрээр эдгээр бөөмсийн массыг хэмжиж, протоныхоос арай том болохыг тогтоожээ.

Удаан ба хурдан нейтронууд

Нейтроны энергиэс хамааран түүнийг удаан (ойролцоогоор 0.01 МэВ) эсвэл хурдан (ойролцоогоор 1 МэВ) гэж нэрлэдэг. Түүний зарим шинж чанар нь нейтроны хурдаас хамаардаг тул энэ ангилал чухал юм. Ялангуяа хурдан нейтронууд нь цөмд сайн баригдаж, тэдгээрийн изотопууд үүсч, хуваагдахад хүргэдэг. Удаан нейтронууд бараг бүх материалын цөмд муу баригддаг тул материйн зузаан давхаргаар саадгүй өнгөрч чаддаг.

Ураны цөмийн задралд нейтроны үүрэг

Хэрэв та өөрөөсөө цөмийн энергид нейтрон гэж юу вэ гэж асуувал энэ нь ураны цөмийн задралын процессыг өдөөж, их хэмжээний энерги ялгаруулдаг гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадна. Энэхүү задралын урвал нь мөн нейтрон үүсгэдэг. өөр өөр хурдтай. Үүссэн нейтронууд нь эргээд ураны бусад цөмүүдийн задралыг өдөөдөг ба урвал нь гинжин хэлхээгээр явагддаг.

Хэрэв ураны задралын урвал хяналтгүй бол энэ нь урвалын эзэлхүүний тэсрэлтэд хүргэдэг. Энэ нөлөөг цөмийн бөмбөгөнд ашигладаг. Ураны хяналттай задралын урвал нь атомын цахилгаан станцуудын эрчим хүчний эх үүсвэр юм.

Физикийн хувьд нейтрон гэж юу вэ. Түүний бүтэц, түүнчлэн атомын цөмийн тогтвортой байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Нейтроны нээлтийн түүх. Хурдан ба удаан нейтроны шинж чанарууд...

Физикт нейтрон гэж юу вэ: бүтэц, шинж чанар, хэрэглээ

Masterweb-ээс

Нейтрон гэж юу вэ? Цөмийн физикт нейтрон гэдэг нь цахилгаан цэнэггүй, электроноос 1838.4 дахин их масстай энгийн бөөмс гэж ойлгогддог тул энэ асуулт цөмийн физикт оролцдоггүй хүмүүсийн дунд ихэвчлэн гарч ирдэг. Масс нь нейтроны массаас арай бага протонтой хамт атомын цөмийн "барилгын материал" юм. Бөөмийн физикт нейтрон ба протоныг нэг бөөмийн хоёр өөр хэлбэр буюу нуклон гэж үздэг.

Нейтроны бүтэц

Нейтрон нь бүх химийн элементийн атомын цөмд байдаг бөгөөд зөвхөн устөрөгчийн атомыг эс тооцвол цөм нь нэг протон юм. Нейтрон гэж юу вэ, энэ нь ямар бүтэцтэй вэ? Цөмийн анхан шатны "барилгын материал" гэж нэрлэгддэг ч өөрийн гэсэн дотоод бүтэцтэй хэвээр байна. Тодруулбал, энэ нь барион овгийнх бөгөөд гурван кваркаас бүрдэх ба хоёр нь даун кварк, нэг нь дээш кварк юм. Бүх кваркууд бутархай цахилгаан цэнэгтэй байдаг: дээд хэсэг нь эерэг цэнэгтэй (электрон цэнэгийн +2/3), доод хэсэг нь сөрөг цэнэгтэй (электрон цэнэгийн -1/3). Тийм ч учраас нейтрон нь цахилгаан цэнэггүй, учир нь түүнийг бүрдүүлдэг кваркууд үүнийг зүгээр л нөхдөг. Гэсэн хэдий ч нейтроны соронзон момент тэг биш юм.

Дээр дурдсан нейтроны найрлагад кварк бүр нь бусадтай глюоны талбараар холбогддог. Глюон бол цөмийн хүчийг бий болгох үүрэгтэй бөөмс юм.

Цөмийн физикт масс болон атомын массын нэгжээс гадна бөөмийн массыг GeV (гигаэлектронвольт) гэж тодорхойлдог. Энэ нь Эйнштейн энергийг масстай холбодог E=mc2 алдартай тэгшитгэлээ нээсний дараа боломжтой болсон. GeV дахь нейтрон гэж юу вэ? Энэ утга нь 0.0009396 буюу протоныхоос (0.0009383) арай том байна.

Нейтрон ба атомын цөмийн тогтвортой байдал

Атомын цөмд нейтрон байгаа нь тэдгээрийн тогтвортой байдал, атомын бүтэц өөрөө болон бүхэлдээ бодис оршин тогтнох боломжийн хувьд маш чухал юм. Атомын цөмийг бүрдүүлдэг протонууд эерэг цэнэгтэй байдаг нь баримт юм. Тэднийг ойрын зайд нэгтгэх нь Кулоны цахилгаан түлхэлтийн улмаас асар их энерги зарцуулахыг шаарддаг. Нейтрон ба протоны хооронд ажилладаг цөмийн хүч нь Кулоны хүчнээс 2-3 дахин хүчтэй байдаг. Тиймээс тэд эерэг цэнэгтэй бөөмсийг ойрын зайд барьж чаддаг. Цөмийн харилцан үйлчлэл нь богино зайтай бөгөөд зөвхөн цөмийн хэмжээгээр л илэрдэг.

Цөм дэх тэдгээрийн тоог олохын тулд нейтроны томъёог ашигладаг. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна: нейтроны тоо = элементийн атомын масс - үелэх систем дэх атомын дугаар.

Чөлөөт нейтрон нь тогтворгүй бөөмс юм. Түүний дундаж ашиглалтын хугацаа 15 минут бөгөөд дараа нь гурван бөөмс болж задардаг.

• электрон;
• протон;
• антинейтрино.

Нейтроныг нээх урьдчилсан нөхцөл

Физикт нейтроны онолын оршин тогтнолыг 1920 онд Эрнест Рутерфорд дэвшүүлсэн бөгөөд протоны цахилгаан соронзон түлхэлтийн улмаас атомын цөмүүд яагаад задрахгүй байгааг тайлбарлахыг оролдсон.

Бүр өмнө нь 1909 онд Германд Боте, Бекер нар гэрлийн элементүүд, жишээлбэл бериллий, бор эсвэл литийг полониумаас өндөр энергитэй альфа тоосонцороор цацруулж байвал ямар ч зузаантай янз бүрийн материалаар дамждаг цацраг үүснэ гэдгийг тогтоожээ. Тэд үүнийг гамма цацраг гэж таамаглаж байсан боловч тухайн үед мэдэгдэж байсан цацраг нь ийм хүчтэй нэвтэрч чаддаггүй байв. Боте, Беккер нарын туршилтыг зөв тайлбарлаагүй.

Нейтроны нээлт

Нейтрон байдаг гэдгийг 1932 онд Английн физикч Жеймс Чадвик нээсэн. Тэрээр бериллийн цацраг идэвхт цацрагийг судалж, хэд хэдэн туршилт хийж, физик томъёогоор урьдчилан таамагласантай давхцаагүй үр дүнд хүрсэн: цацраг идэвхт цацрагийн энерги нь онолын хэмжээнээс хамаагүй давж, импульсийн хадгалалтын хууль мөн зөрчигдсөн. Тиймээс дараахь таамаглалуудын аль нэгийг хүлээн зөвшөөрөх шаардлагатай байв.

1. Эсвэл цөмийн процессын үед өнцгийн импульс хадгалагддаггүй.
2. Эсвэл цацраг идэвхт цацраг нь бөөмсөөс бүрддэг.

Эрдэмтэн эхний таамаглалыг няцаасан, учир нь энэ нь физикийн үндсэн хуулиудтай зөрчилдөж байгаа тул хоёр дахь таамаглалыг хүлээн зөвшөөрсөн. Чадвик туршилтаар цацраг нь хүчтэй нэвтрэх чадвартай тэг цэнэгтэй бөөмсөөс үүсдэг болохыг харуулсан. Нэмж дурдахад тэрээр эдгээр бөөмсийн массыг хэмжиж, протоныхоос арай том болохыг тогтоожээ.

Удаан ба хурдан нейтронууд

Нейтроны энергиэс хамааран түүнийг удаан (ойролцоогоор 0.01 МэВ) эсвэл хурдан (ойролцоогоор 1 МэВ) гэж нэрлэдэг. Түүний зарим шинж чанар нь нейтроны хурдаас хамаардаг тул энэ ангилал чухал юм. Ялангуяа хурдан нейтронууд нь цөмд сайн баригдаж, тэдгээрийн изотопууд үүсч, хуваагдахад хүргэдэг. Удаан нейтронууд бараг бүх материалын цөмд муу баригддаг тул материйн зузаан давхаргаар саадгүй өнгөрч чаддаг.

Ураны цөмийн задралд нейтроны үүрэг

Хэрэв та өөрөөсөө цөмийн энергид нейтрон гэж юу вэ гэж асуувал энэ нь ураны цөмийн задралын процессыг өдөөж, их хэмжээний энерги ялгаруулдаг гэж бид итгэлтэйгээр хэлж чадна. Энэхүү задралын урвалын үед янз бүрийн хурдтай нейтронууд бас үүсдэг. Үүссэн нейтронууд нь эргээд ураны бусад цөмүүдийн задралыг өдөөдөг ба урвал нь гинжин хэлхээгээр явагддаг.

Хэрэв ураны задралын урвал хяналтгүй бол энэ нь урвалын эзэлхүүний тэсрэлтэд хүргэдэг. Энэ нөлөөг цөмийн бөмбөгөнд ашигладаг. Ураны хяналттай задралын урвал нь атомын цахилгаан станцуудын эрчим хүчний эх үүсвэр юм.

Киевян гудамж, 16 0016 Армен, Ереван +374 11 233 255