нейтрон ( энгийн бөөмс)

Энэхүү нийтлэлийг Владимир Горунович Wikiknowledge вэбсайтад зориулж бичсэн бөгөөд мэдээллийг сүйтгэгчдээс хамгаалах зорилгоор энэ сайтад байрлуулсан бөгөөд дараа нь энэ сайтад нэмэлтээр оруулсан болно.

ШИНЖЛЭХ УХААНЫ хүрээнд үйл ажиллагаа явуулдаг энгийн бөөмсийн талбайн онол нь ФИЗИК-ээр батлагдсан үндэслэл дээр суурилдаг.

• Сонгодог электродинамик,
• Квант механик
• Хамгаалалтын хуулиуд нь физикийн үндсэн хуулиуд юм.

Байгальд байхгүй энгийн бөөмсийг ашиглах, байгальд байдаггүй суурь харилцан үйлчлэлийг зохион бүтээх, эсвэл байгальд байгаа харилцан үйлчлэлийг гайхалтай зүйлээр солих, байгалийн хуулийг үл тоомсорлох, тэдгээртэй математикийн заль мэх хийх (шинжлэх ухааны дүр төрхийг бий болгох) - Энэ бол шинжлэх ухаан болон үлдсэн ҮЛГЭР. Үүний үр дүнд физик нь математикийн үлгэрийн ертөнц рүү гулсан орсон.

1 нейтроны радиус
2 Нейтроны соронзон момент
3 Нейтроны цахилгаан орон
4 Нейтроны тайван масс
5 Нейтроны амьдрах хугацаа
6 Шинэ физик: Нейтрон (элементар бөөмс) - хураангуй

Нейтрон - энгийн бөөмсквантын тоо L=3/2 (spin = 1/2) - барион бүлэг, протоны дэд бүлэг, цахилгаан цэнэг +0 (элементар бөөмсийн талбайн онолын дагуу системчилсэн).

Энгийн бөөмсийн талбайн онолын дагуу (шинжлэх ухааны үндэслэлд суурилсан онол бөгөөд бүх элементийн бөөмсийн зөв спектрийг хүлээн авсан цорын ганц онол) нейтрон нь эргэдэг туйлширсан хувьсагчаас бүрдэнэ. цахилгаан соронзон оронтогтмол бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. Бүх үндэслэлгүй гүтгэлэг Стандарт загварНейтрон нь кваркуудаас бүрддэг гэж үздэг нь бодит байдалтай ямар ч холбоогүй юм. - Физик нь нейтрон нь цахилгаан соронзон оронтой болохыг туршилтаар нотолсон (нийт цахилгаан цэнэгийн тэг утга нь диполь цахилгаан орон байхгүй гэсэн үг биш бөгөөд үүнийг Стандарт загвар хүртэл шууд бусаар хүлээн зөвшөөрөхөөс өөр аргагүй болсон. нейтроны бүтэц), мөн таталцлын орон. 100 жилийн өмнө энгийн тоосонцор нь цахилгаан соронзон оронтой төдийгүй тэдгээрээс бүрддэг гэдгийг физикчид гайхалтай таамаглаж байсан боловч 2010 он хүртэл онолыг бий болгох боломжгүй байв. Одоо 2015 онд энгийн бөөмсийн таталцлын онол гарч ирж, цахилгаан соронзон шинж чанархүндийн хүч ба хүлээн авсан тэгшитгэл таталцлын талбарТаталцлын тэгшитгэлээс ялгаатай энгийн бөөмсүүд, тэдгээрийн үндсэн дээр нэгээс олон бий болсон математикийн үлгэрфизикт.

Нейтроны цахилгаан соронзон орны бүтэц (Е-тогтмол цахилгаан орон, H-тогтмол соронзон орон, шартэмдэглэгдсэн хувьсах цахилгаан соронзон орон).

Эрчим хүчний баланс (нийт дотоод энергийн хувь):

• тогтмол цахилгаан орон (E) - 0.18%,
• тогтмол соронзон орон (H) - 4.04%,
• хувьсах цахилгаан соронзон орон - 95.78%.

Тэг цахилгаан цэнэгтэй хэдий ч нейтрон нь дипольтой байдаг цахилгаан орон.

1 нейтроны радиус

Элемент бөөмсийн талбайн онол нь энгийн бөөмийн радиусыг (r) төвөөс хамгийн их массын нягт хүрэх цэг хүртэлх зай гэж тодорхойлдог.

Нейтроны хувьд энэ нь 3,3518 ∙10 -16 м байх болно. Үүнд бид цахилгаан соронзон орны давхаргын зузааныг 1,0978 ∙10 -16 м нэмэх ёстой.

Дараа нь бид 4.4496 ∙10 -16 м-ийг авна. Тиймээс нейтроны гаднах хил нь төвөөс 4.4496 ∙10 -16 м-ээс их зайд байрлах ёстой радиустай тэнцүү байнапротон бөгөөд энэ нь гайхмаар зүйл биш юм. Энгийн бөөмийн радиусыг тодорхойлно квант тоо L ба үлдсэн массын утга. Хоёр бөөмс хоёулаа ижил төрлийн L ба M L квант тоотой бөгөөд тэдгээрийн амрах масс нь бага зэрэг ялгаатай.

2 Нейтроны соронзон момент

Үүний эсрэгээр квант онолЭлемент бөөмсийн талбайн онол нь цахилгаан цэнэгийн эргэлтийн нөлөөгөөр энгийн бөөмсийн соронзон орон үүсдэггүй, харин цахилгаан соронзон орны тогтмол бүрэлдэхүүн хэсэг болох тогтмол цахилгаан оронтой нэгэн зэрэг оршдог гэж үздэг. Тиймээс L>0 квант тоотой бүх энгийн бөөмс соронзон оронтой байдаг.

Элемент бөөмсийн талбайн онол нь нейтроны соронзон моментийг хэвийн бус гэж үздэггүй - түүний утгыг квант механик нь элементар бөөмс дотор ажиллах хэмжээнд хүртэл квант тоонуудын багцаар тодорхойлдог.

Тиймээс нейтроны соронзон момент нь гүйдэлээр үүсгэгддэг.

• (0) с соронзон момент-1 eħ/m 0n c

3 Нейтроны цахилгаан орон

Тэг цахилгаан цэнэгтэй хэдий ч энгийн бөөмсийн талбайн онолын дагуу нейтрон нь тогтмол цахилгаан оронтой байх ёстой. Нейтроныг бүрдүүлдэг цахилгаан соронзон орон нь тогтмол бүрэлдэхүүн хэсэгтэй тул нейтрон нь тогтмол соронзон орон, тогтмол цахилгаан оронтой байх ёстой. Цахилгаан цэнэгээс хойш тэгтэй тэнцүүтэгвэл тогтмол цахилгаан орон нь диполь болно. Өөрөөр хэлбэл, нейтрон нь тогтмол цахилгаан оронтой байх ёстой талбайтай төстэйхэмжээтэй тэнцүү хоёр тархсан зэрэгцээ цахилгаан цэнэг ба эсрэг тэмдэг. Асаалттай хол зайдХоёр цэнэгийн тэмдгийн талбаруудын харилцан нөхцлөөс болж нейтроны цахилгаан орон бараг мэдэгдэхүйц байх болно. Гэхдээ нейтроны радиусын дарааллаар зайд энэ талбар нь ижил хэмжээтэй бусад энгийн бөөмстэй харилцан үйлчлэхэд чухал нөлөө үзүүлнэ. Энэ нь юуны түрүүнд атомын цөм дэх нейтроны протонтой, нейтронтой нейтронтой харилцан үйлчлэхтэй холбоотой юм. Нейтрон-нейтроны харилцан үйлчлэлийн хувьд эдгээр нь эргэлтийн ижил чиглэлд түлхэх хүч, эргэлтийн эсрэг чиглэлд татах хүч байх болно. Нейтрон-протоны харилцан үйлчлэлийн хувьд хүчний тэмдэг нь зөвхөн эргэлтийн чиглэлээс гадна нейтрон ба протоны цахилгаан соронзон орны эргэлтийн хавтгай хоорондын шилжилтээс хамаарна.
Тэгэхээр нейтрон нь хоёр тархсан зэрэгцээ тэгш хэмтэй цагираг цахилгаан цэнэгийн диполь цахилгаан оронтой байх ёстой (+0.75e ба -0.75e), дундаж радиус , зайд байрладаг

Нейтроны цахилгаан диполь момент (энгийн бөөмсийн талбайн онолын дагуу) дараахтай тэнцүү байна.

Энд ħ нь Планкийн тогтмол, L нь энгийн бөөмсийн талбайн онолын үндсэн квант тоо, e нь энгийн цахилгаан цэнэг, m 0 нь нейтроны амрах масс, m 0~ -д агуулагдах нейтроны амрах масс. хувьсах цахилгаан соронзон орон, c нь гэрлийн хурд, P - цахилгаан вектор диполь момент(нейтроны хавтгайд перпендикуляр, бөөмийн төвөөр дамжин эерэг цахилгаан цэнэг рүү чиглэсэн), s нь цэнэгийн хоорондох дундаж зай, r e нь элементийн бөөмийн цахилгаан радиус юм.

Таны харж байгаагаар цахилгаан цэнэгүүд нь нейтрон дахь кваркуудын цэнэгтэй (+2/3e=+0.666e ба -2/3e=-0.666e) хэмжээтэй ойролцоо боловч кваркуудаас ялгаатай нь цахилгаан соронзон орон нь байгальтай, мөн тогтмолтой төстэй бүтэцтэй Аливаа саармаг элементар бөөмс нь эргэлтийн хэмжээнээс үл хамааран цахилгаан оронтой ба... .

SI систем дэх (А) цэг дэх нейтроны цахилгаан диполь талбайн потенциал (ойролцоогоор 10s > r > s ойролцоо) дараах байдалтай тэнцүү байна.

Энд θ нь диполь моментийн вектор хоорондын өнцөг Пба ажиглалтын цэгийн чиглэл А, r 0 - хэвийн болгох параметр r 0 =0.8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - цахилгаан тогтмол, r - элементийн тэнхлэгээс (хувьсах цахилгаан соронзон орны эргэлт) зай бөөмс А ажиглалтын цэг хүртэлх зай, h - бөөмийн хавтгайгаас (түүний төвөөр дамжин өнгөрөх) ажиглалтын А цэг хүртэлх зай, h e - дундаж өндөрсаармаг элементар бөөмс дэх цахилгаан цэнэгийн байршил (0.5с-тэй тэнцүү), |...| - тооны модуль, P n - векторын хэмжээ П n. (IN GHS системүржүүлэгч байхгүй.)

SI систем дэх нейтроны цахилгаан диполь талбайн E хүч (ойролцоо 10s > r > s бүсэд) дараахтай тэнцүү байна.

Хаана n=r/|r| - цэгээр (∙) тэмдэглэсэн ажиглалтын цэгийн (A) чиглэлд диполийн төвөөс нэгж вектор. цэгийн бүтээгдэхүүн, векторуудыг тодоор тодруулсан. (GHS системд үржүүлэгч байдаггүй.)

Нейтроны цахилгаан диполь талбайн хүч чадлын бүрэлдэхүүн хэсгүүд (ойролцоогоор 10s>r>s бүсэд) уртааш (| |) (дипольоос зурсан радиус векторын дагуу) энэ цэг) ба хөндлөн (_|_) SI системд:

Энд θ нь диполь момент векторын чиглэл хоорондын өнцөг юм П n ба ажиглалтын цэг хүртэлх радиус вектор (SGS системд хүчин зүйл байхгүй).

Цахилгаан орны хүч чадлын гурав дахь бүрэлдэхүүн хэсэг нь диполь моментийн вектор байрлах хавтгайд ортогональ байна. П n нейтрон ба радиус вектор, - үргэлж тэгтэй тэнцүү байна.

Нейтроны цахилгаан диполь орон (n) ба цахилгаан хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги U диполь талбар SI системийн алслагдсан бүсийн (r>>s) (A) цэг дэх өөр нэг саармаг элементар бөөмс (2) нь дараахтай тэнцүү байна.

Энд θ n2 нь диполь цахилгаан моментуудын векторуудын хоорондох өнцөг юм П n ба П 2, θ n - диполь цахилгаан моментийн вектор хоорондын өнцөг П n ба вектор r, θ 2 - диполь цахилгаан моментийн вектор хоорондын өнцөг П 2 ба вектор r, r- диполь цахилгаан моментийн төвөөс p n диполь цахилгаан моментийн төв хүртэлх вектор p 2 (ажиглалтын цэг хүртэл). (GHS системд үржүүлэгч байхгүй)

Сонгодог электродинамик ба хэмжигдэхүүнийг ашиглан тооцоолсон E-ийн утгын хазайлтыг багасгахын тулд хэвийн болгох параметр r 0-ийг нэвтрүүлсэн. интеграл тооцооойрын бүсэд. Хэвийн байдал нь хавтгайд хэвтэж буй цэг дээр тохиолддог хавтгайтай зэрэгцээнейтрон, нейтроны төвөөс хол зайд (бөөмийн хавтгайд) зайлуулж, h=ħ/2m 0~ c өндөртэй шилжилттэй, энд m 0~ нь хувьсах цахилгаан соронзон орон дахь массын хэмжээ юм. тайван байдалд байгаа нейтроны (нейтроны хувьд m 0~ = 0.95784 м. Тэгшитгэл бүрийн хувьд r 0 параметрийг бие даан тооцно. ойролцоо утгаТа талбайн радиусыг авч болно:

Дээр дурдсан бүхнээс үзэхэд нейтроны цахилгаан диполь талбар (энэ нь байгальд байгаа талаар 20-р зууны физикт ямар ч ойлголтгүй байсан) сонгодог электродинамикийн хуулиудын дагуу цэнэгтэй элементар бөөмстэй харилцан үйлчлэлцэх болно.

4 Нейтроны тайван масс

дагуу сонгодог электродинамикЭйнштейний томъёогоор нейтроныг оруулаад квант тоо L>0-тэй энгийн бөөмсийн үлдсэн массыг тэдгээрийн цахилгаан соронзон орны энергийн эквивалент гэж тодорхойлдог.

Хаана тодорхой интегралэнгийн бөөмийн бүх цахилгаан соронзон орныг эзэлдэг, E нь цахилгаан орны хүч, H нь соронзон орны хүч юм. Энд цахилгаан соронзон орны бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг харгалзан үздэг: тогтмол цахилгаан орон (нейтрон байдаг), тогтмол соронзон орон, хувьсах цахилгаан соронзон орон. Энэхүү жижиг, гэхдээ маш их физикийн багтаамжтай томьёо нь үндсэн бөөмсийн таталцлын талбайн тэгшитгэлийг гаргаж авсан нь нэгээс илүү үлгэрийн "онолыг" хаягдал руу илгээх болно - тийм ч учраас тэдний зарим зохиогчид үзэн яддаг.

Дээрх томъёоноос дараах байдлаар: нейтроны үлдсэн массын утга нь нейтрон байрлах нөхцлөөс хамаарна. Тиймээс, нейтроныг тогтмол гадаад цахилгаан талбарт (жишээлбэл, атомын цөм) байрлуулснаар бид E 2-д нөлөөлөх бөгөөд энэ нь нейтроны масс болон түүний тогтвортой байдалд нөлөөлнө. Нейтроныг тогтмол соронзон орон дээр байрлуулах үед ижил төстэй нөхцөл байдал үүсдэг. Иймээс атомын цөм доторх нейтроны зарим шинж чанар нь талбайгаас хол, вакуум дахь чөлөөт нейтроны шинж чанараас ялгаатай байдаг.

5 Нейтроны амьдрах хугацаа

Физикийн тогтоосон 880 секундын амьдралын хугацаа нь чөлөөт нейтронтой тохирч байна.

Элемент бөөмсийн хээрийн онол нь энгийн бөөмийн амьдрах хугацаа нь түүний орших нөхцлөөс хамаарна гэж үздэг. Нейтроныг гадаад талбарт (жишээлбэл, соронзон орон) байрлуулснаар бид түүний цахилгаан соронзон орон дахь энергийг өөрчилдөг. Та чиглэлээ сонгож болно гадаад талбартэгэхээр дотоод энергинейтрон буурсан. Үүний үр дүнд нейтроны задралын үед бага энерги ялгарах бөгөөд энэ нь задралыг улам хүндрүүлж, энгийн бөөмийн амьдрах хугацааг уртасгах болно. Нейтроны задралд нэмэлт энерги шаардагдах тул нейтрон тогтвортой болохын тулд гадаад талбайн хүч чадлын ийм утгыг сонгох боломжтой. Энэ нь атомын цөмд (жишээлбэл, дейтерий) ажиглагддаг зүйл бөгөөд хөрш зэргэлдээ протонуудын соронзон орон нь цөмийн нейтрон задрахаас сэргийлдэг. Бусад тохиолдолд цөмд нэмэлт энерги орох үед нейтроны задрал дахин боломжтой болно.

6 Шинэ физик: Нейтрон (элементар бөөмс) - хураангуй

Стандарт загвар (энэ зүйлд орхигдуулсан боловч 20-р зуунд үнэн гэж мэдэгдсэн) нейтрон нь хоорондоо холбогддог гэж заасан байдаг. гурван төлөвкваркууд: нэг “дээш” (u) ба хоёр “доош” (г) кварк (нейтроны таамагласан кварк бүтэц: udd). Байгальд кварк байгаа нь туршилтаар нотлогдоогүй тул байгаль дээрх таамагласан кваркуудын цэнэгтэй тэнцэх хэмжээний цахилгаан цэнэг илрээгүй бөгөөд зөвхөн кваркуудын ул мөр байгаа гэж тайлбарлах шууд бус нотолгоо байдаг. энгийн бөөмсийн зарим харилцан үйлчлэл, гэхдээ бас өөрөөр тайлбарлаж болно, дараа нь мэдэгдэл Нейтрон нь кварк бүтэцтэй гэсэн стандарт загвар нь зөвхөн батлагдаагүй таамаглал хэвээр байна. Аливаа загвар, түүний дотор Стандарт загвар нь нейтроныг оролцуулаад энгийн бөөмсийн дурын бүтцийг авах эрхтэй боловч хурдасгуур дээр нейтрон бүрдсэн харгалзах бөөмсийг илрүүлэх хүртэл загварын мэдэгдлийг нотлогдоогүй гэж үзнэ.

Нейтроныг дүрсэлсэн стандарт загвар нь байгальд байдаггүй глюонтой кваркуудыг (хэн ч бас глюоныг олоогүй), байгальд байдаггүй талбар, харилцан үйлчлэлийг нэвтрүүлж, энерги хадгалагдах хуультай зөрчилддөг;

Эгэл бөөмсийн талбайн онол ( Шинэ физик) байгальд үйлчилж буй хуулиудын хүрээнд байгальд байгаа талбарууд болон харилцан үйлчлэлд тулгуурлан нейтроныг дүрсэлдэг - энэ бол ШИНЖЛЭХ УХААН юм.

Владимир Горунович

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 тэг байна. Үүнийг хүчтэй цахилгаан орон дахь нейтроны цацрагийн хазайлтаар цэнэгийн шууд хэмжилтээр нотолсон бөгөөд энэ нь (энд энгийн цахилгаан цэнэг, жишээлбэл. үнэмлэхүй үнэ цэнээлектрон цэнэг). Шууд бус өгөгдөл нь тооцооллыг 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 ба цэнэгтэй хоёр кваркаас тогтдог бөгөөд тэдгээр нь глюоны талбараар холбогдсон байдаг (Элементар бөөмс, Кварк, Хүчтэй харилцан үйлчлэл).

Нейтрон нь зөвхөн тогтвортой атомын цөмд тогтвортой байдаг. Чөлөөт нейтрон- протон, электрон ба электрон антинейтрино болж задардаг тогтворгүй бөөмс (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.

Төрөл бүрийн цөмийн урвалын энергийн тэнцвэрт байдалд үндэслэн нейтрон ба протоны массын зөрүүг тодорхойлсон: МэВ. 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. Жишээ сул харилцан үйлчлэл- нейтроны бета задрал - энд аль хэдийн авч үзсэн. Энэ төвийг сахисан бөөм оролцох уу цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл? Нейтронтой дотоод бүтэц, мөн үүнд ерөнхий төвийг сахисан байдалтай 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.

Олж авсан нейтроны диполь цахилгаан моментийг хайх ажил ихээхэн сонирхол татав. дээд хязгаар: . Энд хамгийн их байна үр дүнтэй туршилтуудЗХУ-ын ШУА-ийн Ленинградын Цөмийн физикийн хүрээлэнгийн эрдэмтэд хүргэж чадсан. 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.

Одоо хүлээж авлаа нөхцөлт ангилалнейтроныг тэдгээрийн кинетик энерги: удаан нейтрон эВ, тэдгээрийн олон төрөл байдаг), хурдан нейтронууд(eV), өндөр энергитэй эВ). Маш сонирхолтой шинж чанаруудхэт хүйтэн гэж нэрлэгддэг маш удаан нейтронтой (eV). 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 тэдгээрийн дээр суурилдаг долгионы шинж чанар. 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 санаагаа илэрхийлсэн Зөвлөлтийн физикч 1950-иад оны сүүлчээр Я.Б.Зельдович, анхны үр дүнгүүд нь бараг арав гаруй жилийн дараа Дубна хотод, Цөмийн судалгааны нэгдсэн хүрээлэнд гарсан. Саяхан Зөвлөлтийн эрдэмтэд хэт хүйтэн нейтронууд байгалийн задрал хүртэл амьдардаг хөлөг онгоц барьж чаджээ.

Чөлөөт нейтронууд атомын цөмтэй идэвхтэй харилцан үйлчилж, цөмийн урвал үүсгэдэг. Харилцааны үр дүнд удаан нейтронуудбодисын хувьд резонансын нөлөөлөл, талст дахь дифракцийн тархалт гэх мэтийг ажиглаж болно. Эдгээр шинж чанаруудын улмаас нейтроныг цөмийн болон хатуу төлөвт физикт өргөн ашигладаг. Тэд тоглож байна чухал үүрэгцөмийн эрчим хүч, үйлдвэрлэлд трансуран элементүүдТэгээд цацраг идэвхт изотопууд, олох практик хэрэглээВ химийн шинжилгээмөн геологи хайгуулын ажилд .

Нэгдүгээр бүлэг. ТОГТВОРТОЙ ЦӨМИЙН ШИНЖ

Цөм нь цөмийн хүчээр холбогдсон протон ба нейтроноос бүрддэг гэж дээр хэлсэн. Хэрэв бид цөмийн массыг хэмжвэл атомын нэгжүүдмасс, дараа нь массын тоо гэж нэрлэгддэг бүхэл тоогоор үржүүлсэн протоны масстай ойролцоо байх ёстой. Хэрэв цөмийн цэнэг массын тоо бол энэ нь цөмд протон ба нейтрон агуулагддаг гэсэн үг юм. (Цөм дэх нейтроны тоог ихэвчлэн дараах байдлаар тэмдэглэдэг

Цөмийн эдгээр шинж чанарууд нь бэлгэдлийн тэмдэглэгээнд тусгагдсан бөгөөд үүнийг дараа нь хэлбэрээр ашиглах болно

Энд X нь атом нь хамаарах элементийн нэр (жишээлбэл, цөм: гели - , хүчилтөрөгч - , төмөр - уран

Тогтвортой цөмийн гол шинж чанарууд нь: цэнэг, масс, радиус, механик ба соронзон моментууд, өдөөгдсөн төлөвийн спектр, паритет ба квадруполь момент юм. Цацраг идэвхит (тогтворгүй) цөмүүд нь тэдгээрийн ашиглалтын хугацаа, цацраг идэвхт хувирлын төрөл, ялгарах бөөмсийн энерги болон бусад олон шинж чанаруудаар тодорхойлогддог бөгөөд үүнийг доор авч үзэх болно.

Юуны өмнө цөмийг бүрдүүлдэг энгийн бөөмс болох протон ба нейтронуудын шинж чанарыг авч үзье.

§ 1. ПРОТОН, НЕЙТРОНЫ ҮНДСЭН ОНЦЛОГ

Жин.Электрон массын нэгжээр: протоны масс, нейтроны масс.

Атомын массын нэгжээр: протоны масс, нейтроны масс

Эрчим хүчний нэгжид протоны үлдсэн масс нь нейтроны үлдсэн масс юм.

Цахилгаан цэнэг. q нь цахилгаан оронтой бөөмийн харилцан үйлчлэлийг тодорхойлдог параметр бөгөөд электрон цэнэгийн нэгжээр илэрхийлэгдэнэ.

Бүх энгийн бөөмс нь 0 эсвэл протоны цэнэгтэй тэнцүү хэмжээний цахилгаан тээдэг. Нейтроны цэнэг тэг байна.

Ээрэх.Протон ба нейтроны спин нь хоёулаа фермион бөгөөд Ферми-Диракийн статистикт захирагддаг тул Паули зарчимд захирагддаг.

Соронзон мөч.Хэрэв бид электрон массын оронд электроны соронзон моментийг тодорхойлдог томьёо (10)-д протоны массыг орлуулах юм бол бид үүнийг олж авна.

Хэмжигдэхүүнийг цөмийн магнетон гэж нэрлэдэг. Протоны эргэлтийн соронзон момент нь электронтой адилтгаж болно Гэсэн хэдий ч туршлагаас харахад протоны өөрийн соронзон момент нь цөмийн магнетоноос их байдаг: орчин үеийн мэдээллээр.

Нэмж дурдахад, цэнэггүй бөөмс - нейтрон нь тэгээс ялгаатай, тэнцүү соронзон моменттэй болох нь тогтоогджээ.

Нейтрон дахь соронзон момент байгаа эсэх гэх мэт их үнэ цэнэпротоны соронзон момент нь эдгээр бөөмсийн цэгийн шинж чанарын талаарх таамаглалтай зөрчилддөг. Хэд хэдэн туршилтын өгөгдлийг олж авсан сүүлийн жилүүдэд, протон ба нейтрон хоёулаа цогцолбортой болохыг харуулж байна гетероген бүтэц. Нейтроны төвд эерэг цэнэг, захын хэсэгт бөөмийн эзэлхүүнд тархсан хэмжээтэй тэнцүү сөрөг цэнэг байдаг. Гэхдээ соронзон момент нь зөвхөн урсах гүйдлийн хэмжээгээр төдийгүй түүний бүрхсэн талбайгаар тодорхойлогддог тул тэдгээрийн үүсгэсэн соронзон моментууд тэнцүү биш байх болно. Тиймээс нейтрон нь ерөнхийдөө төвийг сахисан хэвээр байх үед соронзон моменттэй байж болно.

Нуклонуудын харилцан хувиргалт.Нейтроны масс нь протоны массаас 0.14% их буюу электроны массаас 2.5 дахин их,

Чөлөөт төлөвт нейтрон нь протон, электрон болон антинейтрино болж задардаг: Түүний дундаж наслалт 17 минут орчим байдаг.

Протон бол тогтвортой бөөмс юм. Гэсэн хэдий ч цөм дотор энэ нь нейтрон болж хувирах боломжтой; нэгэн зэрэг урвал явагдаж байнасхемийн дагуу

Зүүн ба баруун талын бөөмсийн массын зөрүү нь цөм дэх бусад нуклонуудын протонд өгсөн энергиээр нөхөгддөг.

Протон ба нейтрон нь ижил спинтэй, бараг ижил масстай бөгөөд бие биедээ хувирч чаддаг. Үүнийг дараа харуулах болно цөмийн хүчнүүд, эдгээр бөөмсийн хооронд хос хосоороо үйлчлэх нь мөн адил байна. Тийм учраас тэднийг дууддаг нийтлэг нэр- нуклон ба тэд нуклон нь цахилгаан соронзон оронтой харьцах харьцаагаараа ялгаатай протон ба нейтрон гэсэн хоёр төлөвт байж болно гэж хэлдэг.

Нейтрон ба протонууд нь цахилгаан бус шинж чанартай цөмийн хүч байдгаас болж харилцан үйлчилдэг. Цөмийн хүч нь мезон солилцохоос үүдэлтэй. Хэрэв бид хараат байдлыг дүрсэлсэн бол боломжит энергиПротон ба бага энергитэй нейтроны харилцан үйлчлэл нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас хамаарч ойролцоогоор Зураг дээр үзүүлсэн график шиг харагдах болно. 5, а, өөрөөр хэлбэл, боломжит худгийн хэлбэртэй байна.

Цагаан будаа. 5. Боломжит харилцан үйлчлэлийн энергийн нуклон хоорондын зайнаас хамаарах хамаарал: a - нейтрон-нейтрон эсвэл нейтрон-протон хосын хувьд; b - протон-протон хосын хувьд

Нейтрон гэж юу вэ? Түүний бүтэц, шинж чанар, чиг үүрэг юу вэ? Нейтрон бол атомыг бүрдүүлдэг бөөмсүүдийн хамгийн том нь бөгөөд бүх бодисын барилгын материал юм.

Атомын бүтэц

Нейтронууд нь цөмд байдаг бөгөөд атомын нягт бүс нь протоноор (эерэг цэнэгтэй бөөмс) дүүрдэг. Эдгээр хоёр элементийг цөмийн гэж нэрлэгддэг хүч нэгтгэдэг. Нейтронууд нь төвийг сахисан цэнэгтэй байдаг. Эерэг цэнэгпротоныг дүрсэлсэн байна сөрөг цэнэгэлектрон нь төвийг сахисан атом үүсгэх. Цөм дэх нейтрон нь атомын цэнэгт нөлөөлдөггүй ч цацраг идэвхт байдлын түвшинд зэрэг атомд нөлөөлдөг олон шинж чанартай хэвээр байна.

Нейтрон, изотоп, цацраг идэвхт байдал

Атомын цөмд байрлах бөөмс нь протоноос 0.2%-иар том нейтрон юм. Тэд хамтдаа ижил элементийн нийт массын 99.99% -ийг бүрдүүлдэг өөр өөр тоо хэмжээнейтрон. Эрдэмтэд атомын массыг хэлэхдээ дундаж атомын массыг хэлдэг. Жишээлбэл, нүүрстөрөгч нь ихэвчлэн 12 атомын масстай 6 нейтрон, 6 протонтой байдаг ч заримдаа 13 (6 протон, 7 нейтрон) атомын масстай байдаг. Нүүрстөрөгч с атомын дугаар 14 нь бас байдаг, гэхдээ ховор байдаг. Тэгэхээр, атомын масснүүрстөрөгчийн дундаж 12.011.

Атомууд өөр өөр тооны нейтронтой бол тэдгээрийг изотоп гэж нэрлэдэг. Эрдэмтэд эдгээр бөөмсийг цөмд нэмж, илүү том изотопуудыг бий болгох арга замыг олжээ. Одоо нейтрон нэмэх нь цэнэггүй тул атомын цэнэгт нөлөөлөхгүй. Гэсэн хэдий ч тэд атомын цацраг идэвхт чанарыг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь цэнэггүй болох маш тогтворгүй атомуудад хүргэдэг өндөр түвшинэрчим хүч.

Гол нь юу вэ?

Химийн хувьд цөм нь атомын эерэг цэнэгтэй төв бөгөөд протон ба нейтроноос бүрддэг. "Цөм" гэдэг үг нь "самар" буюу "цөм" гэсэн утгатай үгийн нэг хэлбэр болох латин цөмөөс гаралтай. Энэ нэр томъёог 1844 онд Майкл Фарадей атомын төвийг тодорхойлох зорилгоор гаргажээ. Цөмийг судлах, түүний бүтэц, шинж чанарыг судлах шинжлэх ухааныг цөмийн физик, цөмийн хими гэж нэрлэдэг.

Протон ба нейтроныг хүчтэй цөмийн хүчээр холбодог. Электронууд цөмд татагддаг боловч маш хурдан хөдөлдөг тул эргэлт нь атомын төвөөс тодорхой зайд явагддаг. Нэмэх тэмдэгтэй цөмийн цэнэг нь протоноос гардаг, гэхдээ нейтрон гэж юу вэ? Энэ бол цахилгаан цэнэггүй бөөмс юм. Протон ба нейтрон нь электроноос хамаагүй их масстай тул атомын бараг бүх жин цөмд агуулагддаг. Атомын цөм дэх протоны тоо нь түүний элемент болохыг тодорхойлдог. Нейтроны тоо нь атомын аль изотоп болохыг илтгэнэ.

Атомын цөмийн хэмжээ

Цөм нь атомын ерөнхий диаметрээс хамаагүй бага байдаг, учир нь электронууд төвөөс хол зайд байрладаг. Устөрөгчийн атом нь цөмөөсөө 145,000 дахин, ураны атом нь төвөөсөө 23,000 дахин том. Устөрөгчийн цөм нь нэг протоноос бүрддэг тул хамгийн жижиг нь юм.

Цөм дэх протон ба нейтронуудын зохион байгуулалт

Протон ба нейтроныг ихэвчлэн бөмбөрцөгт нэгтгэж, жигд тархсан байдлаар дүрсэлсэн байдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь бодит бүтцийг хялбарчлах явдал юм. Нуклон бүр (протон эсвэл нейтрон) тодорхой энергийн түвшин, байршлын хүрээг эзэлж болно. Цөм нь бөмбөрцөг хэлбэртэй байж болох ч лийр, бөмбөрцөг, диск хэлбэртэй байж болно.

Протон ба нейтроны цөм нь кварк гэж нэрлэгддэг хамгийн жижиг хэсгүүдээс бүрддэг барионууд юм. Таталцлын хүч нь маш богино зайтай тул протон ба нейтронууд хоорондоо маш ойрхон байх ёстой. Энэхүү хүчтэй таталт нь цэнэглэгдсэн протонуудын байгалийн түлхэлтийг даван туулдаг.

Протон, нейтрон, электрон

зэрэг шинжлэх ухааныг хөгжүүлэх хүчирхэг түлхэц цөмийн физик, нейтроны нээлт (1932) байв. Үүний төлөө бид Рутерфордын шавь байсан Английн физикчдээ талархах ёстой. Нейтрон гэж юу вэ? Энэ бол чөлөөт төлөвт 15 минутын дотор массгүй төвийг сахисан бөөмс гэгдэх протон, электрон, нейтрино болон задарч чаддаг тогтворгүй бөөмс юм.

Бөөм нь цахилгаан цэнэггүй, төвийг сахисан байдаг тул энэ нэрийг авсан. Нейтрон нь маш нягт юм. Тусгаарлагдсан төлөвт нэг нейтрон ердөө 1.67·10 - 27 масстай байх ба хэрвээ та нейтроноор нягт дүүргэсэн цайны халбага авбал үүссэн материйн хэсэг хэдэн сая тонн жинтэй болно.

Элементийн цөм дэх протоны тоог атомын дугаар гэнэ. Энэ тоо нь элемент бүрт өөрийн өвөрмөц онцлогийг өгдөг. Нүүрстөрөгч зэрэг зарим элементийн атомуудад цөм дэх протоны тоо үргэлж ижил байдаг ч нейтроны тоо өөр байж болно. Атом энэ элементийнцөмд тодорхой тооны нейтрон агуулагдахыг изотоп гэнэ.

Ганц нейтрон аюултай юу?

Нейтрон гэж юу вэ? Энэ нь протонтой хамт багтдаг бөөмс боловч заримдаа тэд өөрсдөө оршин тогтнож чаддаг. Нейтронууд атомын цөмөөс гадуур байх үед потенциал олж авдаг аюултай шинж чанарууд. Тэдэнтэй хамт хөдлөх үед өндөр хурд, тэд үхлийн аюултай цацраг үүсгэдэг. Хүмүүс, амьтдыг хөнөөх чадвараараа алдартай нейтрон бөмбөг гэж нэрлэгддэг бөмбөг нь амьд бус биет бүтцэд хамгийн бага нөлөө үзүүлдэг.

Нейтрон бол атомын маш чухал хэсэг юм. Өндөр нягтралтайЭдгээр тоосонцор нь тэдний хурдтай хослуулан тэдэнд туйлширч өгдөг хор хөнөөлтэй хүчболон эрчим хүч. Үүний үр дүнд тэд цохиж буй атомуудын цөмийг өөрчлөх эсвэл бүр таслах боломжтой. Хэдийгээр нейтрон нь цэвэр саармаг цахилгаан цэнэгтэй боловч цэнэгийн хувьд бие биенээ үгүйсгэдэг цэнэглэгдсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг.

Атом дахь нейтрон бол жижиг бөөмс юм. Протонтой адил тэд хэтэрхий жижиг тул түүнтэй хамт харагдахгүй электрон микроскоп, гэхдээ тэд байгаа учраас тэнд байдаг цорын ганц арга зам, атомын зан үйлийг тайлбарлах. Нейтрон нь атомын тогтвортой байдалд маш чухал боловч атомын төвөөс гадуур удаан оршин тогтнох боломжгүй бөгөөд дунджаар ердөө 885 секундын дотор (15 минут) ялзардаг.

НЕЙТРОН

НЕЙТРОН

(Англи хэлний нейтрон, латин саармаг хэлнээс - нэг ч биш, нөгөө нь ч биш) (n), цахилгаан саармаг элемент. спин 1/2, масс нь протоны массаас бага зэрэг давсан бөөмс; адронуудын ангилалд хамаарах ба барионуудын бүлэгт багтдаг. Бүх атомын цөмүүд нь протон ба азотоос бүрддэг. 1932 онд нээгдсэн Н. гэж нээсэн зүйл болохыг тогтоосон физикч Ж.Чадвик физикч В.Боте, Г.Беккер нар, at-ийн бөмбөгдөлтийн үед үүсдэг нэвтлэн . цөм a- бөөмс, цэнэггүй хэсгүүдээс тогтдог. протонтой ойролцоо масстай ch-ts.

N. нь зөвхөн тогтвортой at-ийн найрлагад тогтвортой байдаг. цөм. Чөлөөт N. нь тогтворгүй тоосонцор бөгөөд схемийн дагуу задардаг: n®p+e-+v=c (N.-ийн бета задрал); Лхагва N. t=15.3 мин. Бодисуудад чөлөөт нейтронууд нь цөмд хүчтэй шингэдэг тул үүнээс ч бага (нягт бодисуудад - нэгж - хэдэн зуун микросекунд) байдаг. Иймээс чөлөөт N. нь байгальд тохиолддог эсвэл лабораторид зөвхөн хор хэлбэрээр олж авдаг. урвалууд. at-тай харилцаж буй Чөлөөт Н. цөм, шалтгаан нь ялгаатай. . Хордлогыг хэрэгжүүлэхэд N.-ийн илүү үр ашиг. урвал, удаан N.-тай харилцан үйлчлэлийн өвөрмөц байдал (резонанс нөлөө, талст дахь дифракцийн тархалт гэх мэт) нь N.-ийг хордлогын судалгаанд маш чухал хэрэгсэл болгодог. физик, физикийн телевиз. бие (НЕЙТРОНОГРАФИЙГ үзнэ үү). Практикт N. програмууд нь хордлогод гол үүрэг гүйцэтгэдэг. эрчим хүч, трансуран элемент болон цацраг идэвхт бодис үйлдвэрлэхэд . изотопууд (хиймэл), мөн химийн салбарт ашигладаг.

шинжилгээ (идэвхжүүлэх шинжилгээ) болон геол. хайгуул (нейтроны бүртгэл).

Нейтроны үндсэн шинж чанарууд.

Жин. Нейтрон ба протоны массын ялгааг хамгийн нарийн тодорхойлсон: mn--mp=1.29344(7) МэВ, энергиэр хэмжигддэг. тэнцвэрийн ялгаа. I. урвалууд. Эндээс (мөн мэдэгдэж буй mp) mn = 939.5731(27) MeV буюу mn»1.675X10-24 g»1840me (me - el-na).

Ээрэх ба статистик. Нэг төрлийн бус соронзон орон дахь маш удаан N.-ийн туяаг хуваах замаар N. J спиралыг хэмжсэн. . Тооны дагуу. механикийн хувьд цацраг нь 2J+1 хэсэгт хуваагдах ёстой. баглаа. Хоёр цацрагт хуваагдах нь ажиглагдсан, өөрөөр хэлбэл N. J = 1/2 ба N. Ферми - Диракийн статистикийг дагаж мөрддөг (энэ нь at. цөмийн бүтцийн туршилтын өгөгдлийн үндсэн дээр бие даан тогтоогдсон). 15 МэВ хүртэлх энергитэй протоноор удаан нейтроныг тараах нь инерцийн системийн төвд бөмбөрцөг хэлбэртэй тэгш хэмтэй байна. Энэ нь тархалт нь харьцангуй төлөвт np-ийн үйлчлэлээр тодорхойлогддог болохыг харуулж байна. тойрог замаас гарах хөдөлгөөн. момент l=0 (S долгион гэж нэрлэгддэг). Де Бройль Н. ?? хорын үйл ажиллагааны радиус. хүч чадал N.?2 10-13 см-ийн хувьд 10 МэВ энергитэй байх тул ийм энергийн үед N.-ийн протонууд дээр тархах шинж чанар нь хордлогын радиусын цар хүрээний дарааллын талаар мэдээлэл өгдөг. хүч чадал Микробөөмийн тархалтын онолоос үзэхэд S-төлөв дэх тархалт нь үйл ажиллагааны потенциалын нарийвчилсан хэлбэрээс сул хамаардаг бөгөөд үүнийг хоёр параметрээр сайн нарийвчлалтай тодорхойлсон байдаг: eff. потенциал ба сарнилын уртын r радиус a. np тархалтыг тайлбарлахын тулд систем нь хоёр төлөвт байж болох тул параметрийн тоо хоёр дахин их байна.нийт эргэх: 1 (гурвалсан төлөв) ба 0 (ганц төлөв). Туршлагаас харахад N.-ийн тархалтын урт нь протон ба эфф. сингл ба гурвалсан төлөв дэх үйл ажиллагааны радиус нь өөр өөр байдаг, өөрөөр хэлбэл хор. хүч нь нийтээс хамаарна буцаж h-ts. Ялангуяа харилцаа холбоо. системийн төлөв np - дейтерийн цөм нь зөвхөн спин 1-д оршин тогтнох боломжтой. pp тархалтын туршилтаар тодорхойлогдсон синглет төлөв дэх тархалтын урт (Паули зарчмын дагуу S төлөвт байгаа хоёр протон зөвхөн нийлбэр спин нь тэгтэй төлөв), сингл төлөв дэх np тархалтын урттай тэнцүү байна. Энэ нь изотоптой нийцдэг хүчтэй үйл ажиллагааны өөрчлөгдөөгүй байдал. Холболтын дутагдал. np системүүд сингл төлөвт болон изотоп . хувиршгүй хор. хүч нь холболт байж болохгүй гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг. хоёр N-ийн систем гэж нэрлэгддэг. бинейтрон. Нейтроны бай байхгүйгээс nn-сарниулалтын шууд туршилтыг хийсэнгүй, харин шууд бусаар хийсэн. өгөгдөл (цөмийн шинж чанар) ба түүнээс дээш шууд - 3H+3H®4He+2n, p-+d®2n+g урвалын судалгаа нь изотопын таамаглалтай нийцэж байна. хувиршгүй хор. хүч ба бинейтроны байхгүй. (Хэрэв бинейтрон байсан бол эдгээр урвалуудад харгалзах a-бөөмүүд ба g-квантуудын энергийн тархалтын оргил үе нь нэлээд тодорхой энергид ажиглагдах болно.) Хэдийгээр хор. Синглет төлөвт үзүүлэх нөлөө нь бинейтрон үүсгэх хангалттай хүчтэй биш бөгөөд энэ нь бонд үүсэх боломжийг үгүйсгэхгүй. системээс их тоозөвхөн нейтроны цөм (гурваас дөрвөн нейтроны цөм илрээгүй).

Цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл Эл.-соронзон. N.-ийн гэгээнтнүүд магнийн агууламжаар тодорхойлогддог. мөч, түүнчлэн N дотор байгаа хуваарилалт. мөн үгүйсгэх. цэнэг ба гүйдэл. Маг. Н.-ийн мөч нь гадаад нөхцөл байдалд Н.-ийн зан төлөвийг тодорхойлдог. эл.-магн. талбарууд: нэг төрлийн бус соронзон орон дахь N. цацрагийн хуваагдал. талбар, spin precession N. Int. эл.-магн. N. бүтэц (FORM FACTOR-ыг үзнэ үү) электронууд тархсан үед гарч ирдэг өндөр энерги N. дээр ба мезоныг үйлдвэрлэх процессуудад N. дээр g-квантаар. Соронзон нөлөө момент Н. соронзтой. мөчүүд электрон бүрхүүлүүдатомууд нь N.-ийн хувьд мэдэгдэхүйц илэрдэг, аль нь де Бройль урт ?? хэмжээ (? НЕйтронографи). Соронзон хөндлөнгийн оролцоо цөмийн тархалт нь туйлширсан удаан N. Соронзон эффектийн цацрагийг авах боломжийг олгодог. мөч N. цахилгаантай. цөмийн талбай нь тодорхой шалтгаан болдог Schwinger scattering (АНУ-ын физикч Ю. Швингер анх удаа зааж өгсөн). Нийт тархалт нь бага боловч жижиг өнцгөөр (= 3 °) хордлогын хөндлөн огтлолтой харьцуулах боломжтой болдог. тараах; Н., ийм өнцгөөр тархсан, онд хүчтэй зэрэгтуйлширсан. Н-ийн өөрийнхтэй холбоогүй цахим номтой харилцах харилцаа. эсвэл тойрог замууд. мөч Эль-на, гол руу бууж ирдэг. соронзны өсөлтөд. мөч N. цахилгаантай имэйл талбар. Хэдийгээр энэ нөлөө нь маш бага боловч мөрдөн байцаалтын явцад үүнийг ажиглах боломжтой байв. туршилтууд.

Сул (I. Н. задрах зэрэг процессуудад илэрдэг: n®p+e-+v=e, барьж авах электрон протон: v=e+p®n+e+ ба мюон нейтрон: vm+n®p+m-, хор. мюоныг барьж авах: m-+r®n+vm, хачирхалтай бөөмсийн задрал, ж.нь. L®p°+n, түүнчлэн хордлоготой. II-ээс үүдэлтэй урвал. мөн орон зайг зөрчиж алхах. паритет.

Таталцлын харилцан үйлчлэл нь тайван масстай цорын ганц элемент юм. h-ts, зүсэлтийн хувьд таталцлын хүчийг шууд ажигласан. хазайлт - хуурай газрын таталцлын талбар дахь хүйтэн N цацрагийн траекторын муруйлт. Туршилтын нарийвчлалын хүрээнд таталцлын хүчтэй давхцаж байгаа Н. макроскоп хурдатгал утас.

Орчлон ертөнц ба дэлхийн ойрын орон зай дахь нейтронууд.

Орчлон ертөнц тэлэлтийн эхний үе шатанд байгаа бөөмсийн тооны тухай асуудал сансар судлалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Халуун Universe загварын дагуу энэ нь гэсэн үг. Анхны чөлөөт N.-ийн зарим нь тэлэлтийн үед задрах хугацаатай байдаг. N.-ийн протонд баригдаж дуусдаг хэсэг нь эцэстээ ойролцоогоор хүрэх ёстой. 30% нь He цөмийн, 70% протоны агууламжтай. Туршилт хийцгээе. Орчлон ертөнц дэх Тэр-ийн хувийг тодорхойлох нь чухал асуудлын нэг юм. халуун Universe загварын туршилтууд. Оддын хувьсал нь зарим тохиолдолд үүсэхэд хүргэдэг нейтрон одод(ялангуяа пульсарууд орно). Сансар огторгуйн үндсэн бүрэлдэхүүнд. Тэдний тогтворгүй байдлаас болж N. туяа байхгүй. Гэсэн хэдий ч сансар огторгуйн нөлөө. атомын цөмтэй цацрагууд дэлхийн агаар мандалагаар мандалд азот үүсэхэд хүргэдэг. Эдгээр N.-ийн үүсгэсэн 14N (n, p) 14C урвал нь гол зүйл юм. цацраг идэвхт эх үүсвэр агаар мандал дахь нүүрстөрөгчийн изотоп 14С, тэндээс амьд организмд ордог; органик дахь 14С-ийн агууламжийг тодорхойлох тухай. үлдэгдэл нь үндэслэсэн болно радио нүүрстөрөгчийн болзоогеохронологи. Агаар мандлаас дэлхийн ойр орчмын орон зайд тархаж буй удаан нейтронуудын задрал. pr-vo, yavl. дотоод мэдээллийг дүүргэх имэйлийн эх сурвалжуудын нэг дэлхийн цацрагийн бүслүүрийн бүс.

Физик нэвтэрхий толь бичиг. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. . 1983 .

НЕЙТРОН

(n) (Латин хэлнээс - нэг ч биш, нөгөө нь ч биш) - тэг цахилгаан чадалтай энгийн бөөмс. цэнэг ба масс, ач холбогдолгүй илүү их масспротон. Ерөнхий нэрээр протонтой хамт. Нуклон нь атомын цөмийн нэг хэсэг юм. H. 1/2 эргэлттэй тул дуулгавартай байдаг Ферми - Дирак статистик(фермион юм). Гэр бүлд харьяалагддаг адра-нов;байна барион тоо B= 1, өөрөөр хэлбэл бүлэгт багтсан барионууд.

1932 онд Ж.Чадвик нээсэн бөгөөд а-бөөмөөр бериллийн цөмийг бөмбөгдсөнөөс үүсэх хатуу нэвчдэг цацраг нь протонтой ойролцоо масстай цахилгаан саармаг хэсгүүдээс бүрддэг болохыг харуулсан. 1932 онд Д.Д.Иваненко, В.Гейзенберг нар ийм таамаг дэвшүүлсэн атомын цөмүүдпротон ба H-ээс тогтоно. Цэнэгээс ялгаатай. бөөмс, H. ямар ч энерги болон хамт цөмд амархан нэвтэрдэг өндөр магадлалтайшалтгаан болдог цөмийн урвалуудурвал дахь энергийн баланс эерэг байвал (n,g), (n,a), (n, p) барих. Экзотермикийн магадлал Цөмийн урвал H удаашрах үед урвуу пропорциональ. түүний хурд. Устөрөгч агуулсан орчинд удаашрах үед H.-ийн авах урвал ихэсдэг болохыг 1934 онд Э.Ферми болон хамтран ажиллагсад нээсэн. Хүнд цөмийн задралыг үүсгэх H. чадварыг О.Хан, Ф нар нээсэн. Штрасман (Ф. Штрасман) 1938 онд (харна уу Цөмийн хуваагдал), бүтээх үндэс болсон цөмийн зэвсэгТэгээд цөмийн эрчим хүч. Атомын зайны дарааллаар де Бройль долгионы урттай (резонанс эффект, дифракц гэх мэт) удаан нейтронуудын бодистой харилцан үйлчлэх онцлог нь нейтрон цацрагийг физикт өргөн ашиглах үндэс суурь болдог. хатуу. (H.-г эрчим хүчээр ангилах - хурдан, удаан, дулаан, хүйтэн, хэт хүйтэн - Урлагийг үзнэ үү. Нейтроны физик.)

Чөлөөт төлөвт H. тогтворгүй байдаг - энэ нь B задралд ордог; n p + e - + v e; түүний ашиглалтын хугацаа t n = = 898 (14) с, электрон спектрийн хязгаарлах энерги нь 782 кВ (үзнэ үү. Нейтрон бета задрал). IN холбогдсон төлөвтогтвортой цөмийн найрлагад H. тогтвортой байна (туршилтын тооцоогоор түүний ашиглалтын хугацаа 10 32 жилээс давсан). astr дагуу. Орчлон ертөнцийн харагдахуйц материйн 15% нь 4 He цөмийн нэг хэсэг болох Н-ээр илэрхийлэгддэг гэж үздэг. Гол нь Х бүрэлдэхүүн хэсэг нейтрон одод.Байгаль дахь чөлөөт H. онд үүсдэг цөмийн урвалууд, a-бөөмөөс үүссэн цацраг идэвхт задрал, сансрын туяа хүнд цөмийн аяндаа буюу албадан задралын үр дүнд үүсдэг. Урлаг. H.-ийн эх сурвалжууд юм цөмийн реакторууд, цөмийн дэлбэрэлт, протон (дундаж энерги) болон электронуудын хурдасгуурууд -аас зорилтот хүнд элементүүд. 14 МэВ энергитэй монохромат H. цацрагийн эх үүсвэрүүд нь бага энергитэй байдаг. тритиум эсвэл литийн зорилтот дейтероны хурдасгуурууд ба ирээдүйд ийм H. эрчимтэй эх үүсвэр болж хувирах боломжтой. термоядролын байгууламжууд UTS. (см. Нейтроны эх үүсвэрүүд.)

Х-ийн гол шинж чанарууд.

Масс Х. t p = 939.5731(27) МэВ/с 2 = = 1.008664967(34) үед. нэгж масс 1.675. 10 -24 г H. ба протоны массын зөрүүг максимумаас хэмжсэн. эрчим хүчний нарийвчлал. H. протоноор барьж авах урвалын тэнцвэр: n + p d + g (g-квант энерги = 2.22 МэВ), м n- м p = 1.293323 (16) MeV/c 2.

Цахилгаан цэнэг H. Q n = 0. Хамгийн үнэн зөв шууд хэмжилт Q n нь хүйтэн эсвэл хэт хүйтэн H.-ийн цацрагийг электростатик болгох замаар хийдэг. талбар: Q n<= 3·10 -21 тэр -электрон цэнэг). Косв. цахилгаан өгөгдөл макроскопийн төвийг сахисан байдал. тэдний өгсөн хийн хэмжээ Qn<= 2·10 -22 д.

Spin H. Ж= 1/2-ийг нэг төрлийн бус соронзон орон дахь H цацрагийг хуваах шууд туршилтаар тодорхойлсон. талбарыг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэг болгон хуваана [ерөнхий тохиолдолд бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоо нь (2 Ж + 1)].

Дотоод паритет H. эерэг. Изотопын эргэлт I = 1 / 2, проекц нь изотоп байхад. буцаж Х. I 3 = - 1/2. Дотор С.У.(3) - тэгш хэмийн H. нь барион октетт багтдаг (харна уу. Нэгдмэл тэгш хэм).

Соронзон момент H. H.-ийн цахилгаан саармаг байдлыг үл харгалзан түүний соронзон момент. момент нь тэгээс мэдэгдэхүйц ялгаатай: m n = - 1.91304184(88)м I, энд m I = д/ 2мх в-цөмийн магнетон(м p - протоны масс); соронзны тэмдэг момент нь түүний эргэлтийн чиглэлтэй харьцуулахад тодорхойлогддог. Соронзон харьцуулалт протоны моментууд (m p = 2.7928456) ба H. нь нуклон бүтэц үүсэхэд “нүцгэн” нуклонын р-мезон орчин (хүрхэвч) ямар үүрэгтэй болохыг таамаглах боломжтой болгосон. m p ба m n (m p / m n - 3/2) харьцааг нуклонуудын кварк бүтцийн талаархи санаануудын хүрээнд тайлбарлаж болно (доороос үзнэ үү). Наиб. яг m n-ийг m p аргатай харьцуулан хэмжинэ цөмийн соронзон резонансбөөн хүйтэн H.

Цахилгаан диполь момент H. Динамик, өөрөөр хэлбэл индукцлагдсан диполь момент H. хүчтэй цахилгаанд үүсч болно. талбар, жишээлбэл. хүнд цөмд H. тархах үед, эсвэл дейтерон дээр g-цацраг тархах үед. Цахилгаан энерги дэх бөөмийн энергийн өөрчлөлт. талбарыг D = -(a o 2 /2) хамаарлаар тодорхойлно. Э 2, энд 0 нь бөөмийн туйлшрал, Э - талбайн хүч. Туршилтууд нь 0 гэсэн тооцоог өгдөг<= 10 -42 см 3 (принята , в к-рой = -тай= 1).

Статик цахилгаан Хэрэв энгийн бөөмийн диполь момент (EDM) нь тэгтэй тэнцүү байх ёстой, хэрэв харилцан үйлчлэл нь өөрчлөгддөггүй бол цаг хугацааны эргэлт(Т- инвариантууд). Хэрэв EDM нь тэгээс ялгаатай Т-инвариант эвдэрсэн, энэ нь дагуу CPT теорем(жишээ нь: цэнэгийн нэгдэл, орон зайн урвуу болон цаг хугацааны урвуу), зөрчилтэй тэнцүү байна SR- зөрүүтэй. Хэдийгээр зөрчил SR-Инварианцийг 1964 онд К 0-ийн задралаас олж илрүүлсэн Л- мезон, одоо ч гэсэн SR-бусад тоосонцор (эсвэл систем)-д өөрчлөгдөөгүй нөлөө ажиглагдаагүй. Орчин үед энгийн бөөмсийн нэгдсэн хэмжүүрийн онолыг зөрчих Т(эсвэл C.P.)-д өөрчлөгдөөгүй байдал үүсч болно цахилгаан сул харилцан үйлчлэл,хэдийгээр нөлөөллийн хэмжээ маш бага байдаг. ялгаа. зөрчлийн загварууд SR-инвариантууд нь EDM H.-ийн утгыг (10 -24 -10 -32) түвшинд урьдчилан таамаглаж байна. д.цахилгааны улмаас харна уу төвийг сахисан байдал H. нь хайхад маш тохиромжтой объект юм SR- өөрчлөгдөөгүй. Наиб. мэдрэмтгий, найдвартай арга - цахилгаантай NMR арга соронзон орон дээр давхардсан талбар. иол. Цахилгааны чиглэлийг өөрчлөх Энэ талбар нь резонансын NMR спектрометрийн бусад бүх шинж чанарыг хадгалахын зэрэгцээ NMR давтамжийг D утгаар өөрчлөхөд хүргэдэг. v = - 4dE,Хаана d- EDM. Учир нь d~ 10 -25 д.см Dv ~10 -6 Гц. Хэт хүйтэн H.-ийг NMR спектрометрт хадгалах аргыг ашигласнаар ийм мэдрэмжийг олж авах боломжтой. Хамгийн их хүлээн авсан. EDM H-ийн яг хязгаарлалт: г n<= 2·10 -25 д.см .

H бүтэц.

H. нь протонтой хамт хамгийн хөнгөн барионуудад хамаардаг. Орчин үеийн дагуу санаанууд, энэ нь хамгийн хөнгөн гурван валентаас бүрдэнэ кваркууд(хоёр г- кварк ба нэг у-кварк) гурван өнгийн өнгөгүй хослол үүсгэдэг. Үүнээс гадна валентын кваркууд болон тэдгээрийг холбодог хүмүүс глюонууднуклон нь хүнд (хачирхалтай, дур булаам гэх мэт) виртуал кваркуудын "далайн" агуулдаг. Квантын тоо H. бүхэлдээ валентийн кварк ба орон зайн багцаар тодорхойлогддог. бүтэц - кварк ба глюонуудын харилцан үйлчлэлийн динамик. Энэхүү харилцан үйлчлэлийн онцлог нь үр нөлөөг нэмэгдүүлэх явдал юм. харилцан үйлчлэлийн тогтмолууд ( үр дүнтэй цэнэглэх)зай нэмэгдэж байгаа тул харилцан үйлчлэлийн талбайн хэмжээ гэж нэрлэгддэг талбайгаар хязгаарлагдана. кваркийн хориг - радиус нь ~10-13 см-ийн өнгөт объектуудын тусгаарлах бүс (харна уу. Өнгө хадгалах).

Тохиромжтой орчин үеийн үндэслэлээр адронуудын бүтцийн тодорхойлолт хүчтэй харилцан үйлчлэлийн онол - квант хромодинамик -онолын уулзалтын үеэр. Гэсэн хэдий ч олон хүнд хэцүү байдаг даалгавруудыг бүрэн хангах болно. үр дүнг мезон солилцох замаар энгийн объект хэлбэрээр дүрсэлсэн нуклонуудын харилцан үйлчлэлийн тодорхойлолтоор өгсөн болно. Туршилт хийцгээе. орон зайг судлах. H. бүтцийг дейтрон дээр өндөр энергитэй лептонуудыг (орчин үеийн онолд цэгийн тоосонцор гэж үздэг электрон, мюон, нейтрино) тараах замаар явуулдаг. Протон дээрх тархалтын хувь нэмрийг гүнээр хэмждэг. туршилт хийх ба тодорхойлолтыг ашиглан хасаж болно. тооцох болно. журам.

Дейтрон дээр уян харимхай ба бараг уян харимхай (дейтероны хуваагдалтай) электрон тархалт нь цахилгаан нягтыг олох боломжийг олгодог. цэнэг ба соронзон мөч H. ( хэлбэр хүчин зүйл H.). Туршилтын дагуу соронзон нягтын . мөч H. хэд хэдэн дарааллын нарийвчлалтай. хувь нь цахилгаан нягтын хуваарилалттай давхцдаг. протоны цэнэгтэй ба язгуур-дундаж квадрат радиус нь ~0.8·10 -13 см (0.8 F). Маг. H. хэлбэр хүчин зүйл гэж нэрлэгддэг нэлээд сайн тодорхойлсон. диполь f-loy Г М n = m n (1 + q 2 /0.71) -2, хаана q 2 - шилжүүлсэн импульсийн квадрат (GeV/c) 2.

Илүү төвөгтэй асуулт бол цахилгаан гүйдлийн хэмжээ юм. (цэнэг) хэлбэр хүчин зүйл H. Г Э n. Дейтероны тархалтын туршилтаас бид үүнийг дүгнэж болно Г Э n ( q 2 ) <= Дамжуулсан импульсийн квадратын интервалд 0.1 (0-1) (GeV/c) 2. At q 2 0 цахилгаан тэгтэй тэнцүү байгаатай холбоотой. цэнэглэх Х. Г Э n- > 0, гэхдээ үүнийг туршилтаар тодорхойлж болно dG E n ( q 2 )/dq 2 | q 2=0. Энэ утга нь хамгийн их. хэмжилтээс яг олдсон тархалтын уртХүнд атомуудын электрон бүрхүүл дээр H. Үндсэн Энэ харилцан үйлчлэлийн нэг хэсэг нь соронзон оронгоор тодорхойлогддог. мөч H. Макс. нарийн туршилтууд нь ne-scattering уртыг өгдөг Аүгүй = -1.378(18) . 10 -16 см, энэ нь соронзон орны тодорхойлсон тооцоолсон утгаас ялгаатай. мөч H.: аүгүй = -1.468. 10-16 см-ийн хооронд эдгээр утгуудын ялгаа нь дундаж квадратыг өгдөг. радиус H.<r 2 Э n >= = 0.088(12) Фили dG E n ( q 2)/dq 2 | q 2=0 = -0.02 F 2 . Өгөгдөл их хэмжээгээр тархсан, задралын улмаас эдгээр тоонуудыг эцсийн гэж үзэх боломжгүй. мэдээлсэн алдаанаас давсан туршилтууд.

IN гүн уян хатан бус үйл явцсарнилт (олон тооны хоёрдогч адрон, голдуу пионуудыг үүсгэх харилцан үйлчлэл), ослын цэгийн бөөмс (лептон) нь нуклонын цэгийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд - кваркуудтай шууд харьцдаг. Кваркийн найрлага H. ( дду)макс. өндөр энергитэй нейтрино ба антинейтрино протон ба нейтрон (дейтерий агуулсан) объектуудтай харилцан үйлчлэлцэх туршилтаар тодорхой илэрсэн. Жишээлбэл, нийт урвалын хөндлөн огтлол s v m n m - X (энд X нь адронуудын багц) нийт урвалын хөндлөн огтлолоос ойролцоогоор хоёр дахин их байна v m p m - X, оноос хойш v m зөвхөн харьцдаг г-кварк [протоны кварк найрлага ( uud)].Үүний нэгэн адил Нийт хөндлөн огтлолын эдгээр энгийн харилцааг засах нь үндсэн зүйлтэй холбоотой юм. виртуал кварк-антикварк хосуудын "далай" байгаа нь.

Харилцаа холбоо H.

H.-ийн нуклонтой хүчтэй харилцан үйлчлэл.Үүний үр дүнд изотоп Инвариант байдал нь нейтрон-нейтрон ба протон-протоны харилцан үйлчлэлийн хөндлөн огтлолын тэгш байдал, хэрэв сүүлчийн тохиолдолд Кулоны харилцан үйлчлэлийн хувь нэмрийг харгалзан үзвэл. Кварк-глюоны түвшинд изотоп . нь бага хэмжээний массын зөрүүний үр дагавар юм d-Тэгээд у-кваркууд (хэрэв кваркийн масс өөрөө бага бол). Энэ нь мөн протон ба H.-ийн массын ялгаа бага, мөн энэ ялгааны хэмжээ, тэмдгийг тайлбарладаг ( d-кварк илүү хүнд у- кварк).

Бага энергитэй (15 МэВ хүртэл) протон дээрх H. тархалт нь массын системийн төвд изотроп шинж чанартай байдаг, өөрөөр хэлбэл харилцан үйлчлэл нь голчлон тодорхойлогддог. С-долгион (орбитын импульс бүхий харьцангуй хөдөлгөөн Л= 0). Учир нь С-долгионы харилцан үйлчлэл, тархалтын хөндлөн огтлолыг хоёр параметрээр тодорхойлж болно - eff. харилцан үйлчлэлийн потенциалын радиус ба сарнилын урт. Хамаатан садан хамаарал. сингл (системийн нийт эргэлт 0) ба гурвалсан (нийт эргэлт 1) төлөвийн тархалтын урт нь өөр (хэд хэдэн удаа ялгаатай) байдаг тул H. ба протоны эргэлтийн чиглэл нь параметрийн тоог хоёр дахин нэмэгдүүлдэг. Орчин үеийн тархалтын урт ба эффектийн утгууд. радиус (F-ээр): = 1,70(3), r os= 2.67(3). pp ба nn системүүд нь pp ба nn тархалттай шууд харьцуулах боломжгүй np тархалтын параметрүүдийг Паули зарчимгурвалсан төлөвт байж болохгүй. pp тархалтын сингл урт нь дараахтай тэнцүү байна. Ахх = -7.815(8) F, r 0 = 2.758 F. Кулоны хувь нэмрийг тооцоолох а pp нь цэвэр цөмийн pp тархалтын уртыг олж авах боломжийг олгодог а I pp, ирмэг нь -17.25 F-тэй тэнцүү байна. Изотопын дагуу. хувирамтгай байдал, А i pp = А nn. Туршилтын хүндрэлийн улмаас чөлөөт H.-ийн шууд харилцан үйлчлэл хараахан ажиглагдаагүй байгаа тул nn-сарнилын параметрүүдийг тодорхойлох нь хэцүү асуудал юм. Хэд хэдэн санал тавьсан. Өндөр урсгалтай импульс эсвэл суурин реакторын цацрагт шууд nn-таралтыг хайх туршилтын хувилбарууд.

Наиб. тухай тодорхой мэдээлэл Ахх . p-d 2ng урвалыг судалснаар олж авсан: а nn = - 18.45(46) F ба урвалууд nd p2n: а nn = - 16.73(45) F. Үр дүнгийн зөрүү нь H. тэг энергитэй экстраполяцийн процедурын хоёрдмол утгатай, дейтроны хангалтгүй тайлбартай холбоотой юм. Харьцуулж байна А nn ба а pp, бид изотоп гэж дүгнэж болно. туршилтын шинж чанартай ч өөрчлөгдөөгүй байдал ажиглагдаж байна. хангалтгүй.

Цөмийн физикийн хөгжлийн эхний үе шатанд цөмийн хүчний шинж чанарыг ойлгоход суурь мэдлэг чухал үүрэг гүйцэтгэсэн. Дейтроны шинж чанар. Дейтерон нь -2.224 МэВ-ийн холболтын энергитэй, холбогдсон гурвалсан төлөв юм. Ганц төлөв эерэг байна. холбох энерги 64 кВ ба резонансын . Доктор. np систем дэх бага энергийн мужид резонанс ба хязгаарлагдмал төлөв байхгүй. Эдгээр хоёр параметр нь нуклон-нуклонуудын харилцан үйлчлэл, цөмийн хүчний радиусыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Дейтрон дахь дөрвөлсөн туйлтай цахилгаан байгаа эсэх. мөч Q = 2.859. 10 -27 см 2 нь тензорын цөмийн хүч байдаг гэсэн дүгнэлтэд хүргэдэг.

Цацраг nр dg протоноор H.-г барьж авах нь хамгийн энгийн цөмийн урвал юм. H бага энергитэй үед барих хөндлөн огтлол нь H хурдаас 1-ээс хамаарна / у . Дулааны H.-ийн хувьд (l = 1.73-тай) s n g = 0.311 амбаар.

Изотоп Цөмийн хүчний өөрчлөгдөөгүй байдал ба мэдэгдэж буй сингл np төлөв нь nn төлөв (ди-нейтрон) байхгүйг зөвтгөх боломжийг олгодог. Туршилт хийцгээе. A + B C + 2n төрлийн урвалд үүнийг хайж байгаа нь энэ дүгнэлтийг баталж байна: динейтроны үйлдвэрлэлийн хөндлөн огтлол<=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.

Нуклон-нуклонын харилцан үйлчлэлийн өндөр энергитэй үед түүний шинж чанар өөрчлөгддөг. ~0.3 F-ийн зайд ойртож буй нуклонуудын (200-400) МэВ энергийн үед харилцан үйлчлэлд түлхэлтийн урвалууд гарч ирдэг. хүч чадал. Энэ үзэгдлийг ихэвчлэн нуклонуудын хатуу зэвүүн цөм (цөм) байдагтай харьцуулдаг бөгөөд жишээлбэл, хүнд вектор мезонуудын солилцооны богино зайд давамгайлах үүрэгтэй холбоотой байдаг. w-mesons. Энэ тайлбар нь цорын ганц боломжтой тайлбар биш юм. "Кварк уут" загварт (харна уу Кваркийн загварууд) ижил үзэгдлийг богино зайд хоёр нуклоныг нэг зургаан кварк уутанд нэгтгэх замаар тайлбарладаг бөгөөд тэдгээрийн шинж чанар нь бие даасан нуклонуудын шинж чанараас чанарын хувьд ялгаатай байдаг; Энэ нь богино зайд байгаа хоёр бие даасан нуклоныг туршилтаар ажигладаггүй болоход хүргэдэг.

Өндөр энергитэй үед харилцан үйлчлэл нь үндсэндээ уян хатан бус болж, үржвэрүүд дагалддаг. p-мезон ба хүнд хэсгүүдийг үүсгэх (харна уу. Олон процесс).Кварк ба глюонуудын шинж чанар нь харилцан үйлчлэлийн динамик байдалд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд хоёрдогч адронуудын тийрэлтэт онгоц үүсэхэд хүргэдэг (Зураг 2-ыг үз). Адрон тийрэлтэт онгоц), гэх мэт.

H.-ийн цөм ба бодистой харилцан үйлчлэл.Протонтой харьцахтай адил Н.-ийн цөмтэй харилцан үйлчлэлийг Н-ийн де Бройлийн долгионы урттай харьцуулахад харьцангуй богино зайн хүчээр дүрсэлдэг. Бага энергийн хувьд харилцан үйлчлэлийг тархалтын урт ба потенциалын радиусаар тодорхойлно. . нүх. Цөмд H. нэвтрэн ороход саад тотгор байхгүй нь H-ийн энерги багатай болоход хүргэдэг. Энэ үүрэг нь нэгдэл үүсэх замаар дамждаг урвалын суваг юм цөм(нийлмэл цөм). Нейтрон резонансын нийлмэл цөмийн төлөвүүд гэж нэрлэгддэг үед тодорхойлогддог. резонансын энерги нь сайн тусгаарлагдсан H. (харна уу. нейтрон спектроскопи).~ (0.1 - 1) MeV үед дунд болон хүнд цөмд давхцаж, хөндлөн огтлолын зан төлөвийг статистик байдлаар дүрсэлдэг. Феноменологийн хувьд H.-ийн цөмтэй харьцах хөндлөн огтлолын зан төлөвийг хүчний функцээр тодорхойлдог. с, p, dонцлог хэлбэлзэлтэй нейтроны резонансын . Өндөр энергитэй үед феноменологийн. ашиглан дундаж хэсгүүдийн тайлбарыг олж авна оптик загвар, гол.Өндөр энергитэй Н.-ийн цөмтэй харилцан үйлчлэл нь протоны цөмтэй харьцахтай төстэй.

Удаан H.-ийн хувьд түүний долгионы шинж чанар, дараалсан конденсаторуудтай уялдаа холбоотой харилцан үйлчлэл нь шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг. Лхагва гараг. Атом хоорондын зайд ойрхон долгионы урттай H. нь хатуу биетүүдийн бүтэц, тэдгээрийн өдөөх динамикийг судлах хамгийн чухал хэрэгсэл юм. H. mag байгаа нь. мөч нь туйлшруулагчийн цацраг үүсгэдэг. H. маш мэдрэмтгий. бодис дахь соронзлолтын тархалтыг судлах хэрэгсэл (харна уу. Нейтронографи).

Ихэнх цөмтэй H.-ийн харилцан үйлчлэлийн онцлог нь эерэг байдаг. , энэ нь коэффициентэд хүргэдэг. хугарал< 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. Нейтрон оптик).

H. ба сул (electrowweak) харилцан үйлчлэл.Цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн талаарх мэдээллийн чухал эх сурвалж бол чөлөөт H-ийн b-задрал юм. Кваркийн түвшинд энэ процесс шилжилттэй тохирч байна. Электрон антинейтрино болон протонтой харилцан үйлчлэх урвуу үйл явц гэж нэрлэдэг. урвуу b задрал. Энэ ангиллын процесст орно цахим зураг авалт,цөмд тохиолдох, дахин - n vд.

Кинематикийг харгалзан чөлөөт H. задрал. параметрүүдийг хоёр тогтмол - вектороор дүрсэлсэн GV,-аас үүдэлтэй вектор хадгалагдах гүйдэлих дээд сургуулиуд. сул харилцан үйлчлэлийн тогтмол ба тэнхлэгт вектор Г А,зүсэлтийн утгыг нуклонуудын хүчтэй харилцан үйлчлэлцдэг бүрэлдэхүүн хэсгүүд - кварк ба глюонуудын динамикаар тодорхойлно. Эхний H. долгионы функцууд болон изотопын улмаас эцсийн протон ба n p шилжилт. Инвариантуудыг маш нарийн тооцдог. Үүний үр дүнд тогтмолуудын тооцоолол Г ВТэгээд Г Ачөлөөт H.-ийн задралаас (цөмийн b задралын тооцооноос ялгаатай) цөмийн бүтцийн хүчин зүйлсийг харгалзан үзэхтэй холбоогүй болно.

Тодорхой засварыг тооцохгүйгээр H.-ийн ашиглалтын хугацаа нь тэнцүү байна: t n = к(Г 2 V+ 3Г 2 А) -1 , хаана ккинематик орно хүчин зүйлс ба Кулоны залруулга b задралын хилийн энерги болон цацрагийн залруулга.

Туйлшруулагчийн задралын магадлал. H. ээрэх С , электрон ба антинейтриногийн энерги ба момент ба r e, ерөнхийдөө дараах илэрхийллээр тодорхойлогддог.

Коэф. хамаарал a, А, Б, Дпараметрээс функц хэлбэрээр дүрсэлж болно a =(Г А/Г В,)exp( бие). Үе шат f нь тэг эсвэл p-ээс өөр байна Т-инвариант байдал эвдэрсэн. Хүснэгтэнд туршилтын өгөгдлийг өгсөн болно. Эдгээр коэффициентүүдийн утгууд. ба үүнээс үүдэн гарсан утгууд аболон f.

Эдгээр өгөгдлүүдийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа бий. t n-ийн туршилт, хэд хэдэн . хувь.

Нуклонуудын бүтцийг харгалзан үзэх шаардлагатай тул өндөр энерги дэх H.-тэй холбоотой цахилгаан сул харилцан үйлчлэлийн тодорхойлолт нь илүү төвөгтэй байдаг. Жишээ нь, m - -capture, m - p n v m нь тогтмолуудын тооноос дор хаяж хоёр дахин тодорхойлогддог. H.-г лептонуудын оролцоогүйгээр бусад адронуудтай хамт туршина. Ийм үйл явц нь дараахь зүйлийг агуулдаг.

1) Гиперонуудын задрал L np 0, S + np +, S - np - гэх мэт. Эдгээр задралын бууралтын магадлал хэд хэдэн байна. Кабиббо өнцгийг оруулснаар тодорхойлогддог хачирхалтай бус хэсгүүдээс хэд дахин бага байна (харна уу. Кабиббо булан).

2) Сул харилцан үйлчлэл n - n эсвэл n - p нь хадгалагдаагүй орон зай хэлбэрээр илэрдэг. паритет.Тэдгээрээс үүдэлтэй нөлөөний ердийн хэмжээ нь 10 -6 -10 -7 байна.

H.-ийн дунд болон хүнд цөмтэй харилцан үйлчлэлцэх нь хэд хэдэн онцлог шинж чанартай бөгөөд зарим тохиолдолд утгыг илэрхийлдэг. сайжруулах нөлөө цөм дэх паритетыг хадгалахгүй байх.Эдгээр нөлөөний нэг нь холбоотой юм. 139 Ла цөмийн хувьд тархалтын чиглэлд болон түүний эсрэг туйлшрал бүхий H. шингээлтийн хөндлөн огтлолын зөрүү нь = 1.33 эВ үед 7% -тай тэнцүү байна. r- долгионы нейтроны резонанс. Өсөх шалтгаан нь бага эрчим хүчний хослол юм. нийлмэл цөмийн төлөв байдлын өргөн ба энэ нийлмэл цөм дэх эсрэг талын паритет бүхий түвшний өндөр нягтрал нь цөмийн нам дор төлөвтэй харьцуулахад өөр өөр паритет бүхий бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн 2-3 дарааллаар илүү их холилдох боломжийг олгодог. Үр дүн нь хэд хэдэн нөлөө юм: баригдсан туйлшруулагчийн эргэлттэй харьцуулахад g-квант ялгаралтын тэгш бус байдал. H. урвалд (n, g), цэнэгийн ялгаралтын тэгш бус байдал. урвал дахь нийлмэл төлөвийн задралын үед бөөмс (n, p) эсвэл урвал дахь хөнгөн (эсвэл хүнд) хуваагдлын фрагмент ялгарах тэгш бус байдал (n, е). Дулааны энергийн H. V үед тэгш бус байдал нь 10 -4 -10 -3 утгатай байна r-долгионы нейтроны резонансын нэмэлт хийгдэнэ. Энэ нэгдлийн төлөвийн паритет хадгалагч бүрэлдэхүүн хэсэг үүсэх магадлалыг дарахтай холбоотой сайжруулалт (нейтроны өргөн багатай тул) r-резонанс) эсрэг паритет бүхий хольцын бүрэлдэхүүн хэсгийн хувьд, энэ нь с-резонанс-сом. Энэ нь хэд хэдэн зүйлийн хослол юм. олшруулах хүчин зүйлүүд нь цөмийн харилцан үйлчлэлийн цар хүрээний шинж чанараар маш сул нөлөө үзүүлэх боломжийг олгодог.

Барионы тооны зөрчилтэй харилцан үйлчлэл.Онолын загварууд агуу нэгдэлТэгээд хэт нэгдлүүдбарионуудын тогтворгүй байдлыг урьдчилан таамаглах - тэдний мезон руу задрах. Эдгээр задрал нь зөвхөн атомын цөмийн нэг хэсэг болох хамгийн хөнгөн барионууд болох p ба n-ийн хувьд мэдэгдэхүйц байж болно. Барионы тоо 1-ээр өөрчлөгдсөнтэй харилцан үйлчлэлийн хувьд Д Б= 1, H. төрлийн хувирал: n e + p -, эсвэл хачирхалтай мезон ялгаруулж хувиргах болно. Энэ төрлийн үйл явцын эрэл хайгуулыг хэд хэдэн масстай газар доорх илрүүлэгч ашиглан туршилтаар явуулсан. мянган тонн. Эдгээр туршилтууд дээр үндэслэн барионы тооны зөрчилтэй Н.-ийн задралын хугацаа 10 32 жилээс дээш байна гэж дүгнэж болно.

Доктор. D-тэй харилцах боломжит хэлбэр IN= 2 нь H. ба харилцан хувирах үзэгдэлд хүргэж болно антинейтронуудвакуумд, өөрөөр хэлбэл . Гадаад байхгүй тохиолдолд талбарууд эсвэл тэдгээрийн бага хэмжээтэй үед H. ба антинейтроны төлөвүүд доройтдог, учир нь тэдгээрийн масс нь ижил байдаг тул хэт сул харилцан үйлчлэл ч тэднийг хольж болно. Жижиг гадаад шалгуур талбарууд нь соронзон харилцан үйлчлэлийн эрчим хүчний жижиг байдал юм. момент H. соронзтой. талбар (n ба n ~ эсрэг соронзон тэмдэгтэй) цаг хугацаагаар тодорхойлсон энергитэй харьцуулахад Тажиглалт H. (тодорхойгүй байдлын хамаарлын дагуу), Д<=hT -1 . Реактор эсвэл бусад эх үүсвэрээс H цацрагт антинейтрон үүсэхийг ажиглах үед Тнь H. детектор руу нисэх хугацаа юм. Нислэгийн хугацаа нэмэгдэхийн хэрээр цацраг дахь антинейтронуудын тоо квадратаар нэмэгддэг. /Н n ~ ~ (Т/t osc) 2, энд t osc нь хэлбэлзлийн хугацаа юм.

Өндөр урсгалтай реактороос хүйтэн H. цацрагт үүсэхийг ажиглах шууд туршилтууд нь t osc > 10 7 секундын хязгаарыг өгдөг. Бэлтгэгдэж буй туршилтуудад мэдрэг чанар t osc ~ 10 9 сек хүртэл нэмэгдэнэ гэж найдаж болно. Хязгаарлагдмал нөхцөлүүд нь хамгийн их. H. цацрагийн эрч хүч, сансрын детектор дахь антинейтрон устгах үзэгдлийн загварчлал. туяа.

Доктор. хэлбэлзлийг ажиглах арга - тогтвортой цөмд үүсч болох антинейтроныг устгахыг ажиглах. Түүгээр ч зогсохгүй цөмд шинээр гарч ирж буй антинейтроны харилцан үйлчлэлийн эрчмүүдийн харилцан үйлчлэлийн эрчмүүдийн харилцан үйлчлэлийн эрч хүч их ялгаатай байдгаас H. eff. Ажиглалтын хугацаа ~ 10 -22 секунд болж, харин олон тооны ажиглагдсан цөм (~ 10 32) нь H цацраг дээрх туршилттай харьцуулахад мэдрэмжийн бууралтыг хэсэгчлэн нөхөж байна Цөм доторх антинейтроны харилцан үйлчлэлийн яг төрлийг үл тоомсорлож байгаагаас шалтгаалан ~ 2 ГэВ энерги ялгарах үйл явдлуудыг тодорхой тодорхойгүй байдлаар дүгнэж болно t osc > (1-3). 10 7 х. Амьтад Эдгээр туршилтуудад t osc-ийн хязгаарыг нэмэгдүүлэхэд сансрын хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн улмаас үүссэн дэвсгэр нь саад болж байна. газар доорх детекторуудад цөмтэй нейтрино.

Д-тэй нуклон задралын эрэл хайгуул хийсэн гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй Б= 1 ба хэлбэлзлийг хайх нь үндсэндээ өөр өөр хүчин зүйлээс үүдэлтэй тул бие даасан туршилтууд юм харилцан үйлчлэлийн төрлүүд.

Таталцлын харилцан үйлчлэл H.Нейтрон бол таталцалд ордог цөөн тооны энгийн бөөмсийн нэг юм. Дэлхийн талбайг туршилтаар ажиглаж болно. H.-ийн хүндийн хүчний шууд хурдатгал нь 0.3% -ийн нарийвчлалтайгаар хийгддэг бөгөөд макроскопоос ялгаатай биш юм. Дагаж мөрдөх асуудал хамааралтай хэвээр байна эквивалент зарчим(инерцийн болон таталцлын массын тэгш байдал) H. ба протоны хувьд.

Хамгийн зөв туршилтыг Et-weight аргыг ашиглан өөр өөр дундаж үзүүлэлттэй биетүүдэд хийсэн. харьцааны утгууд А/ЗХаана А -цагт. тоо, Z-цөмийн цэнэг (энгийн цэнэгийн нэгжээр e).Эдгээр туршилтуудаас үзэхэд H. ба протоны хүндийн хүчний хурдатгал 2·10 -9 түвшинд, таталцлын тэгш байдал ижил байна. ба ~10 -12 түвшинд инертийн масс.

Таталцал хурдатгал болон удаашрал нь хэт хүйтэн H. Таталцлын хэрэглээтэй туршилтанд өргөн хэрэглэгддэг. Хүйтэн ба хэт хүйтэн H.-ийн рефрактометр нь бодис дээрх H.-ийн уялдаатай тархалтын уртыг маш нарийвчлалтай хэмжих боломжийг олгодог.

Сансар судлал, астрофизикийн чиглэлээр H

Орчин үеийн дагуу Халуун орчлонгийн загвар дахь санаанууд (харна уу. Халуун ертөнцийн онол)Барионууд, түүний дотор протон, устөрөгч үүсэх нь орчлон ертөнцийн амьдралын эхний минутуудад тохиолддог. Дараа нь ялзарч амжаагүй H.-ийн тодорхой хэсгийг 4 He үүсгэн протонууд барьж авдаг. Устөрөгчийн харьцаа ба 4 Тэр жингийн 70% -иас 30% байна. Одууд үүсэх, тэдгээрийн хувьслын явцад, цаашлаад нуклеосинтез,төмрийн цөм хүртэл. Илүү хүнд цөмүүд үүсэх нь нейтрон оддын төрөлттэй хамт суперновагийн дэлбэрэлтийн үр дүнд үүсдэг бөгөөд дараалан үүсэх боломжийг бий болгодог. Н.-г нуклидаар барих. Энэ тохиолдолд хослол гэж нэрлэгддэг. с-процесс - дараалсан олзлолтын хооронд b-задралтай H.-г удаан барих ба r-процесс - хурдан дараалалтай. голдуу оддын дэлбэрэлтийн үед авах. ажиглагдсан зүйлийг тайлбарлаж болно элементүүдийн тархалтсансарт объектууд.

Сансар огторгуйн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэгт H. туяа нь тогтворгүй байдлын улмаас байхгүй байх магадлалтай. Х., дэлхийн гадаргуу дээр үүссэн, сансарт тархсан. мөн тэнд задрах нь электрон ба протоны бүрэлдэхүүн хэсгүүд үүсэхэд хувь нэмэр оруулдаг бололтой цацрагийн бүсДэлхий.

Лит.:Гуревич И.С., Тарасов Л.В., Бага энергийн нейтроны физик, М., 1965; Александров А. Нейтроны үндсэн шинж чанарууд, 2-р хэвлэл, М., 1982.

В.М.Лобашов.

Физик нэвтэрхий толь бичиг. 5 боть. - М .: Зөвлөлтийн нэвтэрхий толь бичиг. Ерөнхий редактор А.М.Прохоров. 1988 Ижил үгсийн том нэвтэрхий толь бичиг

Протоны масстай ойролцоо масстай саармаг элементар бөөмс. Протонтой хамт нейтронууд атомын цөмийг бүрдүүлдэг. Чөлөөт төлөвт нейтрон тогтворгүй бөгөөд протон ба электрон болж задардаг. Цөмийн энергийн нэр томъёо. Розенергоатом концерн,...... Цөмийн энергийн нэр томъёо

Нейтрон- (n), протоны массаас арай их масстай саармаг элементар бөөмс. 1932 онд Английн физикч Ж.Чадвик нээж, нэрлэсэн. Нейтрон нь зөвхөн цөм дотор тогтвортой байдаг. Нейтроны масс нь 1.7 х 10 24 г чөлөөт нейтрон ... ... Зурагт нэвтэрхий толь бичиг

НЕЙТРОН, нейтрон, нөхөр. (Латин neutrum-аас, нэг ч биш, нөгөө нь ч биш) (физик неол.). Атомын цөмд орж буй, цахилгаан цэнэггүй, цахилгаан саармаг материаллаг бөөм. Ушаковын тайлбар толь бичиг. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 ... Ушаковын тайлбар толь бичиг

НЕЙТРОН, нөхөр. (мэргэжилтэн.). Протонтой бараг тэнцүү масстай цахилгаан саармаг элементар бөөмс. | adj. нейтрон, өө, өө. Ожеговын тайлбар толь бичиг. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949, 1992 ... Ожеговын тайлбар толь бичиг

нейтрон- Протоны масстай ойролцоо масстай саармаг элементар бөөмс. Протонтой хамт нейтронууд атомын цөмийг бүрдүүлдэг. Чөлөөт төлөвт энэ нь тогтворгүй бөгөөд протон ба электрон болж задардаг. Сэдвүүд......