NÖTRON(n) (Latince nötrden - ne biri ne de diğeri) - temel parçacık sıfır elektrikle yükü ve kütlesi protonun kütlesinden biraz daha büyüktür. Genel adı altında protonla birlikte. Nükleon atom çekirdeğinin bir parçasıdır. H.'nin spini 1/2'dir ve bu nedenle itaat eder Fermi-Dirac istatistikleri(bir fermiyondur). Aileye ait adra-kasım; sahip olmak baryon numarası B= 1, yani gruba dahil baryonlar.

1932'de J. Chadwick tarafından keşfedildi ve o, berilyum çekirdeklerinin a-partikülleri tarafından bombardımanından kaynaklanan sert nüfuz eden radyasyonun, kütlesi yaklaşık olarak protonunkine eşit olan elektriksel açıdan nötr parçacıklardan oluştuğunu gösterdi. 1932'de D. D. Ivanenko ve W. Heisenberg, atom çekirdeğinin protonlardan ve H'den farklı olarak yüklerden oluştuğu hipotezini öne sürdüler. parçacıklar, H. herhangi bir enerjide ve ile çekirdeklere kolayca nüfuz eder yüksek olasılık nedenleri nükleer reaksiyonlar Reaksiyondaki enerji dengesi pozitifse (n,g), (n,a), (n, p)'yi yakalayın. Ekzotermik olasılığı H yavaşladıkça artar. onun hızı. Hidrojen içeren ortamda yavaşlatıldığında H. yakalama reaksiyonlarının olasılığındaki artış, 1934'te E. Fermi ve çalışma arkadaşları tarafından keşfedildi. H.'nin ağır çekirdeklerin bölünmesine neden olma yeteneği, O. tarafından keşfedildi. Hahn ve F. Strassmann (F. Strassman) 1938'de (bkz. Nükleer fisyon) yaratılışın temelini oluşturdu nükleer silahlar Ve . Atomik mesafeler düzeyinde bir de Broglie dalga boyuna sahip olan yavaş nötronlar maddesiyle etkileşimin özelliği (rezonans etkileri, kırınım vb.), nötron ışınlarının fizikte yaygın kullanımının temelini oluşturur. sağlam. (H.'nin enerjilere göre sınıflandırılması - hızlı, yavaş, termal, soğuk, ultra soğuk - bkz. Sanat. Nötron fiziği.)

Serbest durumda H. kararsızdır - B bozunmasına uğrar; np + e - + v e; ömrü t n = 898(14) s, elektron spektrumunun sınırlayıcı enerjisi 782 keV'dir (bkz. Nötron beta bozunması). Kararlı çekirdeklerin bir parçası olarak bağlı bir durumda, H. kararlıdır (deneysel tahminlere göre ömrü 10 32 yılı aşmaktadır). Astr'ye göre. Evrenin görünür maddesinin %15'inin 4 He çekirdeğinin bir parçası olan H. tarafından temsil edildiği tahmin edilmektedir. H. esas kişidir bileşen nötron yıldızları. Doğada serbest H. oluşur nükleer reaksiyonlar radyoaktif bozunumun a parçacıklarının neden olduğu, kozmik ışınlar ve ağır çekirdeklerin kendiliğinden veya zorla bölünmesinin bir sonucu olarak. Sanat. H.'nin kaynakları nükleer reaktörler nükleer patlamalar, protonların (ortalama enerji) hızlandırıcıları ve hedefleri olan elektronlar ağır elementler. 14 MeV enerjiye sahip monokromatik H. ışınlarının kaynakları düşük enerjilidir. trityum veya lityum hedefli döteron hızlandırıcıları ve gelecekte bu tür H.'nin yoğun kaynakları ortaya çıkabilir termonükleer tesisler UTS. (Santimetre. .)

H'nin temel özellikleri.

Kütle H. t p = 939,5731(27) MeV/sn 2 = = 1,008664967(34) at. birimler kütle 1.675. 10 -24 g. H. ile protonun kütleleri arasındaki fark maksimumdan ölçüldü. enerjiden doğruluk. H.'nin bir proton tarafından yakalanma reaksiyonunun dengesi: n + p d + g (g-kuantum enerjisi = 2,22 MeV), M N- M p = 1,293323 (16) MeV/c2 .

Elektrik yükü H. Q N = 0. En doğru doğrudan ölçümler Q n, soğuk veya aşırı soğuk H. ışınlarının elektrostatik olarak saptırılmasıyla yapılır. alan: Q N<= 3·10 -21 o- elektron yükü). Kosv. elektriksel veri tarafsızlık makroskobik. verdikleri gaz miktarı Qn<= 2.10 -22 e.

H'yi döndürün. J= 1/2, homojen olmayan bir manyetik alanda bir H ışınının bölünmesi üzerine yapılan doğrudan deneylerden belirlendi. alanı iki bileşene ayırır [genel durumda, bileşen sayısı (2)'ye eşittir) J + 1)].

Tutarlı modern dayalı hadronların yapısının açıklaması güçlü etkileşim teorisi - kuantum kromodinamiği- teorik olanla tanışırken. ancak çoğu kişi için zorluklar görevleri tamamen yerine getirecektir. Sonuçlar, temel nesneler olarak temsil edilen nükleonların mezon değişimi yoluyla etkileşiminin bir açıklamasıyla verilmektedir. Haydi deneyelim. uzayların keşfi. H.'nin yapısı, yüksek enerjili leptonların (modern teoride nokta parçacıkları olarak kabul edilen elektronlar, müonlar, nötrinolar) döteronlar üzerine saçılması kullanılarak gerçekleştirilir. Bir proton üzerindeki saçılmanın katkısı derinlik olarak ölçülür. deney ve tanım kullanılarak çıkarılabilir. hesaplayacak. prosedürler.

Bir döteron üzerindeki elastik ve yarı elastik (döteron bölünmesiyle) elektron saçılımı, elektriksel yoğunluk dağılımının bulunmasını mümkün kılar. şarj ve manyetik an H. ( form faktörü H.). Deneye göre manyetik yoğunluğun dağılımı. moment H. birkaç mertebesinde bir doğrulukla. yüzde elektrik yoğunluğunun dağılımı ile örtüşmektedir. proton yüküne sahiptir ve ~0,8·10-13 cm (0,8 F) ortalama karekök yarıçapına sahiptir. Magn. H. form faktörü sözde oldukça iyi açıklanmıştır. dipol f-loy G M n = m n (1 + Q 2 /0.71) -2, burada Q 2 - aktarılan momentumun birim cinsinden karesi (GeV/c) 2.

Daha karmaşık bir soru ise elektrik akımının büyüklüğüyle ilgilidir. (yük) form faktörü H. GE N. Döteron saçılma deneylerinden şu sonucu çıkarabiliriz: GE N ( Q 2 ) <= İletilen darbelerin kareleri aralığında 0,1 (0-1) (GeV/c) 2. Şu tarihte: Q Sıfır elektriğe eşitlik nedeniyle 2 0. H.'yi suçla. GE N- > 0 ancak deneysel olarak belirlenebilir dG E N ( Q 2 )/dq 2 | Q 2=0 . Bu değer maksimumdur. ölçümlerden tam olarak bulundu saçılma uzunlukları H. ağır atomların elektron kabuğunda. Temel Bu etkileşimin bir kısmı manyetik alan tarafından belirlenir. an H. Maks. hassas deneyler ne-saçılım uzunluğunu verir A ne = -1,378(18) . 10 -16 cm, manyetik alanın belirlediği hesaplanan değerden farklıdır. an H.: A ne = -1,468. 10 -16 cm. Bu değerler arasındaki fark elektrik karesinin ortalamasını verir. yarıçap H.<R 2 e n >= = 0,088(12) Fili dG E N ( Q 2)/dq 2 | Q 2=0 = -0,02 F2 . Bu rakamlar, verilerin büyük oranda dağılması ve ayrışması nedeniyle nihai olarak kabul edilemez. bildirilen hataları aşan deneyler.

H.'nin çoğu çekirdekle etkileşiminin bir özelliği olumludur. katsayıya yol açan saçılma uzunluğu. refraksiyon< 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. Nötron optiği).

H. ve zayıf (elektrozayıf) etkileşim. Elektrozayıf etkileşim hakkında önemli bir bilgi kaynağı serbest H'nin b-bozunmasıdır. Kuark seviyesinde bu süreç geçişe karşılık gelir. Bir elektron ile bir proton arasındaki etkileşimin ters sürecine denir. ters b-bozunması. Bu süreç sınıfı şunları içerir: elektronik yakalama, çekirdeklerde yer alan, re - n v e.

Kinematik dikkate alınarak serbest H.'nin bozulması. parametreler iki sabitle tanımlanır - vektör G V, bunun nedeni vektör koruma akımıüniversiteler. zayıf etkileşim sabiti ve eksenel vektör GA Kesimin değeri, nükleon - kuarklar ve gluonların güçlü bir şekilde etkileşime giren bileşenlerinin dinamikleri tarafından belirlenir. Başlangıç ​​H. ve son protonun dalga fonksiyonları ve np'nin izotopik geçişine bağlı matris elemanı. değişmezlikler oldukça doğru bir şekilde hesaplanır. Sonuç olarak sabitlerin hesaplanması G V Ve GA serbest H.'nin bozunmasından (çekirdeklerin b-bozunmasından elde edilen hesaplamaların aksine) nükleer yapısal faktörlerin dikkate alınmasıyla ilişkili değildir.

H.'nin ömrü, belirli düzeltmeler dikkate alınmadan şuna eşittir: t n = kilogram 2 V+ 3G 2 A) -1 , burada k kinematik içerir b-bozunmasının sınır enerjisine bağlı faktörler ve Coulomb düzeltmeleri ve radyasyon düzeltmeleri.

Polarizörün bozulması olasılığı. H. döndürmeli S , elektronun ve antinötrinonun enerjileri ve momentumları ve R e, genel olarak şu ifadeyle tanımlanır:

Katsayı. korelasyonlar a, A, B, D bir parametreden bir fonksiyon olarak temsil edilebilir bir = (GA/G V,)tecrübe( Ben F). Faz f sıfırdan veya p'den farklıdır: T A- değişmezlik bozulur. Masada deneysel veriler verilmektedir. bu katsayılar için değerler. ve ortaya çıkan anlamlar

ve f.

Veriler arasında gözle görülür bir fark var. t n için deneyler birkaç kişiye ulaştı. yüzde. v Daha yüksek enerjilerde H.'yi içeren elektrozayıf etkileşimin tanımı, nükleonların yapısının dikkate alınması ihtiyacı nedeniyle çok daha karmaşıktır. Örneğin, m - -yakalama, m - p n

m, sabit sayısının en az iki katı ile tanımlanır. H. ayrıca leptonların katılımı olmadan diğer hadronlarla elektrozayıf etkileşim de yaşıyor. Bu tür süreçler aşağıdakileri içerir. 1) L np 0, S + np +, S - np - vb. hiperonların bozunmaları. Bu bozunmaların azaltılmış olasılığı birkaçtır. Cabibbo açısının tanıtılmasıyla açıklanan garip olmayan parçacıklardan kat kat daha az (bkz.).

Cabibbo köşesi 2) Uzayları korumayan nükleer kuvvetler olarak kendini gösteren n - n veya n - p zayıf etkileşimi. parite

Bunların neden olduğu etkilerin olağan büyüklüğü 10 -6 -10 -7 düzeyindedir. H.'nin orta ve ağır çekirdeklerle etkileşimi, bazı durumlarda anlamlara yol açan bir takım özelliklere sahiptir. etkilerin arttırılmasıçekirdeklerde eşliğin korunmaması R. Bu etkilerden biri bununla ilgilidir. H.c'nin yayılma yönünde ve buna karşı absorpsiyon kesitindeki fark, 139 La çekirdeği durumunda kenarlar = 1,33 eV'de %7'ye eşittir, bu da şuna karşılık gelir: - dalga nötron rezonansı. Artışın nedeni düşük enerjinin birleşimidir. bileşik çekirdeğin durumlarının genişliği ve bu bileşik çekirdekteki zıt paritelere sahip seviyelerin yüksek yoğunluğu, bu, çekirdeğin alçak durumlarına göre farklı paritelere sahip bileşenlerin 2-3 kat daha fazla karışmasını sağlar. Sonuç bir dizi etkidir: yakalanan polarizörlerin dönüşüne göre g-kuanta emisyonunun asimetrisi. H. reaksiyonda (n, g), yük emisyonunun asimetrisi. reaksiyondaki (n, p) bileşik durumlarının bozunması sırasında parçacıklar veya reaksiyondaki hafif (veya ağır) bir fisyon parçasının emisyonunun asimetrisi (n, F R). Asimetriler H.V termal enerjisinde 10 -4 -10 -3 değerine sahiptir. R-dalga nötron rezonansları da gerçekleştirilir. bu bileşik durumunun pariteyi koruyan bir bileşeninin oluşma olasılığının bastırılmasıyla ilişkili geliştirme (küçük nötron genişliğinden dolayı) -rezonans) zıt eşlikli safsızlık bileşenine göre-rezonans-so. Birkaçının birleşimidir. amplifikasyon faktörleri, son derece zayıf bir etkinin, nükleer etkileşimin büyüklük özelliğiyle kendini göstermesine izin verir.

Baryon numarası ihlaliyle etkileşimler. Teorik modeller büyük birleşme Ve süper birleşmeler Baryonların kararsızlığını, yani leptonlara ve mezonlara dönüşmelerini tahmin edin. Bu bozunmalar yalnızca atom çekirdeğinin bir parçası olan en hafif baryonlar (p ve n) için fark edilebilir. Baryon sayısında 1'lik bir değişiklikle etkileşim için, D B= 1 ise, H. tipi bir dönüşüm beklenebilir: n e + p - veya tuhaf mezonların emisyonuyla bir dönüşüm. Bu tür süreçlerin araştırılması, birkaç kütleli yeraltı dedektörleri kullanılarak yapılan deneylerde gerçekleştirildi. bin ton. Bu deneylere dayanarak, H.'nin baryon sayısını ihlal eden bozunma süresinin 10 32 yıldan fazla olduğu sonucuna varılabilir.

Dr. D ile olası etkileşim türü İÇİNDE= 2, H.'nin birbirine dönüşmesi olgusuna yol açabilir ve antinötronlar boşlukta, yani salınımda . Dış yokluğunda alanlar veya düşük büyüklüklerde, H. ve antinötronun durumları kütleleri aynı olduğundan dejeneredir, bu nedenle ultra zayıf bir etkileşim bile onları karıştırabilir. Küçük dış kriter alanlar etkileşim enerjisi manyetik alanının küçüklüğüdür. moment H. mıknatısla. alan (n ve n ~ zıt işaretli manyetik momentlere sahiptir) zamana göre belirlenen enerjiye kıyasla Faz f sıfırdan veya p'den farklıdır: gözlemler H. (belirsizlik ilişkisine göre), D<=hT-1 . Bir reaktörden veya başka bir kaynaktan gelen H ışınındaki antinötron üretimini gözlemlerken Faz f sıfırdan veya p'den farklıdır: H.'nin dedektöre uçuş süresidir. Işındaki antinötronların sayısı, uçuş süresinin artmasıyla ikinci dereceden artar: /N N ~ ~ (Faz f sıfırdan veya p'den farklıdır:/t osc) 2, burada to osc salınım süresidir.

Yüksek akışlı bir reaktörden gelen soğuk H. ışınlarındaki üretimin gözlemlenmesine ilişkin doğrudan deneyler, tosc > 10 7 s'lik bir sınırlama verir. Hazırlanmakta olan deneylerde, tosc ~ 10 9 s düzeyine karşı duyarlılığın artması beklenebilir. Sınırlayıcı koşullar maks. H. ışınlarının yoğunluğu ve kozmik dedektördeki antinötron olaylarının simülasyonu. ışınlar.

Dr. Salınımları gözlemleme yöntemi - kararlı çekirdeklerde oluşabilen antinötronların yok edilmesinin gözlemlenmesi. Üstelik çekirdekte ortaya çıkan antinötronun etkileşim enerjileri ile bağlanma enerjisi H.eff arasındaki büyük fark nedeniyle. gözlem süresi ~ 10 -22 s olur, ancak gözlemlenen çekirdeklerin çok sayıda olması (~ 10 32), H ışınları üzerindeki deneye kıyasla hassasiyetteki azalmayı kısmen telafi eder. Proton bozunmasını araştıran yeraltı deneylerinin verilerine göre, yokluk. ~ 2 GeV'lik bir enerji salınımına sahip olayların sayısı, çekirdek içindeki antinötronun etkileşiminin tam tipinin bilinmemesine bağlı olarak, t osc > (1-3) olduğu sonucuna varılabilir. 10 7 s. Yaratıklar Bu deneylerde tosc sınırındaki artış, kozmik parçacıkların etkileşiminin neden olduğu arka plan tarafından engellenmektedir. Yer altı dedektörlerinde çekirdekleri bulunan nötrinolar.

D ile nükleon bozunması arayışının B= 1 ve -salınımların araştırılması bağımsız deneylerdir, çünkü bunlar temelde farklı etkileşim türleri.

Yerçekimi etkileşimi H. Nötron, yerçekimine düşen birkaç temel parçacıktan biridir. Dünyanın alanı deneysel olarak gözlemlenebilir. H. için doğrudan ölçüm %0,3 doğrulukla gerçekleştirilir ve makroskopik ölçümden farklı değildir. Uyumluluk sorunu geçerliliğini koruyor denklik ilkesi(eylemsizlik ve yerçekimi kütlelerinin eşitliği) H. ve protonlar için.

En doğru deneyler, farklı ortalamalara sahip cisimler için Et-ağırlık yöntemi kullanılarak gerçekleştirildi. oran değerleri A/Z, Nerede A- en. sayı, Z- çekirdeklerin yükü (temel yük birimleri cinsinden) e). Bu deneylerden, H. ve protonlar için yerçekimi ivmesinin 2·10-9 düzeyinde aynı olduğu ve yerçekimi eşitliğinin olduğu sonucu çıkmaktadır. ve ~10 -12 seviyesinde atıl kütleler.

Yer çekimi hızlanma ve yavaşlama, ultra soğuk H ile yapılan deneylerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Yer çekiminin uygulanması. Soğuk ve aşırı soğuk H. için bir refraktometre, H.'nin bir madde üzerindeki tutarlı saçılım uzunluğunun büyük bir doğrulukla ölçülmesini sağlar.

H. kozmoloji ve astrofizikte

Modern göre Sıcak Evren modelindeki fikirler (bkz. Sıcak Evren teorisi)Protonlar ve hidrojen dahil baryonların oluşumu Evrenin yaşamının ilk dakikalarında meydana gelir. Daha sonra H.'nin bozunmaya vakti olmayan belli bir kısmı 4 He oluşumuyla protonlar tarafından yakalanır. Hidrojen ve 4He'nin oranı ağırlıkça %70 ila %30'dur. Yıldızların oluşumu ve evrimi sırasında nükleosentez, demir çekirdeklerine kadar. Doğumla birlikte süpernova patlamaları sonucu daha ağır çekirdeklerin oluşması meydana gelir. nötron yıldızları takip etme fırsatı yaratıyor. H.'nin nüklidler tarafından yakalanması. Bu durumda sözde kombinasyon. -rezonans) zıt eşlikli safsızlık bileşenine göre-süreç - ardışık yakalamalar arasında b-bozunması ile H.'nin yavaş yakalanması ve R-işlem - hızlı sıralı. esas olarak yıldızların patlaması sırasında yakalanır. gözlemlenenleri açıklayabilir elementlerin yaygınlığı boşlukta nesneler.

Kozmik evrenin birincil bileşeninde H. ışınları muhtemelen kararsızlıklarından dolayı yoktur. H., Dünya yüzeyinde oluştu ve uzaya yayıldı. uzay ve orada çürüyenler görünüşe göre elektron ve proton bileşenlerinin oluşumuna katkıda bulunuyor radyasyon kemerleri Toprak.

Aydınlatılmış.: Gurevich I.S., Tarasov L.V., Düşük Enerjili Nötronların Fiziği, M., 1965; Alexandrov Yu. Nötronun temel özellikleri, 2. baskı, M., 1982.

Nötron (temel parçacık)

Bu makale Vladimir Gorunovich tarafından Wikiknowledge web sitesi için yazılmış, bilgileri vandallardan korumak amacıyla bu siteye yerleştirilmiş ve daha sonra bu siteye eklenmiştir.

BİLİM çerçevesinde faaliyet gösteren temel parçacıkların alan teorisi, FİZİK tarafından kanıtlanmış bir temele dayanmaktadır:

• Klasik elektrodinamik,
• Kuantum mekaniği
• Korunum yasaları fiziğin temel yasalarıdır.

Doğada var olmayan temel parçacıkları kullanmak, doğada var olmayan temel etkileşimleri icat etmek veya doğada var olan etkileşimleri masalsı olanlarla değiştirmek, doğa yasalarını göz ardı etmek, bunlarla matematiksel manipülasyonlar yapmak (bilim görünümü yaratmak) - bilim diye aktarılan pek çok PERİ MASALI bunlar. Sonuç olarak fizik, matematiksel masalların dünyasına girdi.

1 Nötron yarıçapı
2 Nötronun manyetik momenti
3 Bir nötronun elektrik alanı
4 Nötron dinlenme kütlesi
5 Nötron ömrü
6 Yeni fizik: Nötron (temel parçacık) - özet

Nötron - temel parçacık kuantum numarası L=3/2 (spin = 1/2) - baryon grubu, proton alt grubu, elektrik yükü +0 (temel parçacıkların alan teorisine göre sistemleştirme).

Temel parçacıkların alan teorisine göre (bilimsel bir temele dayanan ve tüm temel parçacıkların doğru spektrumunu alan tek teori), nötron dönen bir polarize değişkenden oluşur. elektromanyetik alan sabit bir bileşenle. Tamamı asılsız iddialar Standart Model nötronun kuarklardan oluştuğu iddiasının gerçeklikle hiçbir ilgisi yoktur. - Fizik, nötronun elektromanyetik alanlara sahip olduğunu deneysel olarak kanıtlamıştır (toplam elektrik yükünün sıfır değeri, dipolün olmadığı anlamına gelmez) Elektrik alanı Standart Model bile nötron yapısının elemanlarına elektrik yükleri getirerek ve ayrıca yerçekimi alanıyla dolaylı olarak kabul etmeye zorlandı. Fizik, temel parçacıkların sadece elektromanyetik alanlara sahip olmakla kalmayıp, elektromanyetik alanlardan oluştuğunu da 100 yıl önce çok parlak bir şekilde tahmin etmişti; ancak 2010 yılına kadar bir teori oluşturmak mümkün değildi. Şimdi, 2015 yılında, yerçekiminin elektromanyetik doğasını belirleyen ve denklemleri elde eden temel parçacıkların yerçekimi teorisi de ortaya çıktı. yerçekimi alanı Fizikte birden fazla matematiksel masalın inşa edildiği yerçekimi denklemlerinden farklı temel parçacıklar.

Bir nötronun elektromanyetik alanının yapısı (E-sabit elektrik alanı, H-sabit manyetik alan, alternatif elektromanyetik alan sarı renkle işaretlenmiştir).

Enerji dengesi (toplam iç enerjinin yüzdesi):

• sabit elektrik alanı (E) - %0,18,
• sabit manyetik alan (H) - %4,04,
• alternatif elektromanyetik alan - %95,78.

Sıfır elektrik yüküne rağmen nötronun dipol elektrik alanı vardır.

1 Nötron yarıçapı

Temel parçacıkların alan teorisi, temel parçacıkların yarıçapını (r), merkezden maksimum kütle yoğunluğunun elde edildiği noktaya kadar olan mesafe olarak tanımlar.

Bir nötron için bu 3,3518 ∙10 -16 m olacaktır. Buna elektromanyetik alan katmanının kalınlığını da 1,0978 ∙10 -16 m eklemeliyiz.

O zaman sonuç 4,4496 ∙10 -16 m olacaktır. Dolayısıyla nötronun dış sınırı merkezden 4,4496 ∙10 -16 m'den daha uzak bir mesafede bulunmalıdır. Ortaya çıkan değer neredeyse yarıçapına eşittir. proton ve bu şaşırtıcı değil. Temel bir parçacığın yarıçapı belirlenir kuantum sayısı L ve geri kalan kütlenin değeri. Her iki parçacık da aynı L ve M L kuantum sayılarına sahiptir ve dinlenme kütleleri biraz farklıdır.

2 Nötronun manyetik momenti

Kuantum teorisinin aksine, temel parçacıkların alan teorisi, temel parçacıkların manyetik alanlarının, elektrik yüklerinin spin dönüşüyle ​​yaratılmadığını, ancak elektromanyetik alanın sabit bir bileşeni olarak sabit bir elektrik alanıyla eşzamanlı olarak var olduğunu belirtir. Bu nedenle kuantum sayısı L>0 olan tüm temel parçacıklar manyetik alana sahiptir.

Temel parçacıkların alan teorisi, nötronun manyetik momentini anormal olarak dikkate almaz; değeri, bir dizi kuantum sayısıyla belirlenir. Kuantum mekaniği temel parçacıkta çalışır.

Yani bir nötronun manyetik momenti bir akım tarafından yaratılır:

• (0) manyetik moment ile -1 eħ/m 0n c

3 Bir nötronun elektrik alanı

Sıfır elektrik yüküne rağmen, temel parçacıkların alan teorisine göre nötronun sabit bir elektrik alanına sahip olması gerekir. Nötronu oluşturan elektromanyetik alanın sabit bir bileşeni vardır ve bu nedenle nötronun sabit bir manyetik alana ve sabit bir elektrik alanına sahip olması gerekir. Elektrik yükünden beri sıfıra eşit o zaman sabit elektrik alanı dipol olacaktır. Yani nötronun sabit bir elektrik alanı olması gerekir. alana benzer eşit büyüklükte iki dağıtılmış paralel elektrik yükü ve zıt işaret. Açık uzun mesafeler nötronun elektrik alanı, her iki yük işaretinin alanlarının karşılıklı olarak dengelenmesi nedeniyle pratik olarak algılanamayacaktır. Ancak nötron yarıçapı düzeyindeki mesafelerde, bu alanın benzer büyüklükteki diğer temel parçacıklarla etkileşimler üzerinde önemli bir etkisi olacaktır. Bu öncelikle atom çekirdeğindeki nötronun protonla ve nötronun nötronla etkileşimiyle ilgilidir. Nötron-nötron etkileşimi için bunlar aynı dönüş yönüne sahip itici kuvvetler ve aynı yöndeki çekici kuvvetler olacaktır. ters yön dönüşler Nötron-proton etkileşimi için kuvvetin işareti yalnızca spinlerin yönüne değil aynı zamanda nötron ve protonun elektromanyetik alanlarının dönme düzlemleri arasındaki yer değiştirmeye de bağlıdır.
Bu nedenle, nötronun iki dağıtılmış paralel simetrik halka elektrik yükünün (+0,75e ve -0,75e), ortalama yarıçapından oluşan bir dipol elektrik alanına sahip olması gerekir. , uzakta bulunan

Bir nötronun elektrik dipol momenti (temel parçacıkların alan teorisine göre) şuna eşittir:

burada ħ Planck sabitidir, L temel parçacıkların alan teorisindeki ana kuantum sayısıdır, e temel elektrik yüküdür, m 0 nötronun hareketsiz kütlesidir, m 0~ bir nötronun hareketsiz kütlesidir. alternatif elektromanyetik alan, c ışığın hızıdır, P - elektrik vektörü dipol momenti(nötron düzlemine dik, parçacığın merkezinden geçer ve pozitif elektrik yüküne doğru yönlendirilir), s yükler arasındaki ortalama mesafedir, re temel parçacığın elektrik yarıçapıdır.

Görüldüğü gibi elektrik yükleri nötrondaki sözde kuarkların (+2/3e=+0.666e ve -2/3e=-0.666e) yüklerine yakın büyüklüktedir ancak kuarklardan farklı olarak nötronda elektromanyetik alanlar mevcuttur. doğası gereği sabite benzer bir yapıya sahiptir. Herhangi bir nötr temel parçacık, spinin büyüklüğünden bağımsız olarak bir elektrik alanına sahiptir ve... .

SI sisteminde (A) noktasındaki (yaklaşık olarak 10s > r > s yakın bölgesinde) bir nötronun elektrik dipol alanının potansiyeli şuna eşittir:

burada θ dipol moment vektörü arasındaki açıdır P ve gözlem noktası A'ya yön, r 0 - normalleştirme parametresi r 0 =0,8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - elektrik sabiti, r - temel öğenin ekseninden (alternatif elektromanyetik alanın dönüşü) uzaklığı parçacık A gözlem noktasına, h - parçacığın düzleminden (merkezinden geçen) gözlem noktası A'ya olan mesafe, h e - ortalama yükseklik nötr bir temel parçacıktaki elektrik yükünün konumu (0,5 saniyeye eşit), |...| - sayı modülü, P n - vektör büyüklüğü P N. (İÇİNDE GHS sistemiçarpan yoktur.)

SI sisteminde bir nötronun elektrik dipol alanının gücü E (yakın bölgede yaklaşık 10s > r > s) şuna eşittir:

Nerede N=R/|r| - birim vektör dipolün merkezinden gözlem noktası (A) yönünde, nokta (∙) şunu gösterir: skaler çarpım, vektörler kalın harflerle vurgulanmıştır. (GHS sisteminde çarpan yoktur.)

Nötronun elektrik dipol alan kuvvetinin bileşenleri (yakın bölgede yaklaşık 10s>r>s) boylamasına (| |) (dipolden çizilen yarıçap vektörü boyunca) bu nokta) ve SI sisteminde enine (_|_):

θ dipol moment vektörünün yönü arasındaki açıdır P n ve gözlem noktasına olan yarıçap vektörü (SGS sisteminde herhangi bir faktör yoktur).

Elektrik alan kuvvetinin üçüncü bileşeni, dipol moment vektörünün bulunduğu düzleme diktir. P n nötron ve yarıçap vektörü, - her zaman sıfıra eşittir.

Bir nötronun (n) elektrik dipol alanı ile elektrik arasındaki etkileşimin potansiyel enerjisi U dipol alanı SI sisteminde uzak bölgedeki (r>>s) (A) noktasındaki başka bir nötr temel parçacık (2) şuna eşittir:

burada θ n2 dipol elektrik momentlerinin vektörleri arasındaki açıdır P n ve P 2, θ n - dipol elektrik momentinin vektörü arasındaki açı P n ve vektör R, θ 2 - dipol elektrik momentinin vektörü arasındaki açı P 2 ve vektör R, R- dipol elektrik momentinin p n merkezinden dipol elektrik momentinin p 2 merkezine (gözlem noktası A'ya) vektör. (GHS sisteminde çarpan yoktur)

E değerinin klasik elektrodinamik kullanılarak hesaplanandan sapmasını azaltmak için normalleştirme parametresi r 0 eklenir ve Integral hesabı yakın bölgede. Düzlemde bulunan bir noktada normalizasyon meydana gelir düzleme paralel nötronun merkezinden belli bir mesafede (parçacık düzleminde) ve h=ħ/2m 0~ c yükseklik kaymasıyla uzaklaştırılan nötron; burada m 0~, alternatif elektromanyetik alanda bulunan kütle miktarıdır. dinlenme halindeki bir nötronun (bir nötron için m 0~ = 0,95784 m. Her denklem için r 0 parametresi bağımsız olarak hesaplanır. Yaklaşık değer alan yarıçapını alabilirsiniz:

Yukarıdakilerin hepsinden, klasik elektrodinamik yasalarına göre, nötronun elektrik dipol alanının (doğada varlığı 20. yüzyıl fiziğinin hiçbir fikri yoktu) yüklü temel parçacıklarla etkileşime gireceği sonucu çıkıyor.

4 Nötron dinlenme kütlesi

Uyarınca klasik elektrodinamik ve Einstein'ın formülü, nötron dahil kuantum sayısı L>0 olan temel parçacıkların geri kalan kütlesi, onların elektromanyetik alanlarının enerjisinin eşdeğeri olarak tanımlanır:

Nerede kesin integral bir temel parçacığın tüm elektromanyetik alanını ele alır, E elektrik alan kuvvetidir, H manyetik alan kuvvetidir. Burada elektromanyetik alanın tüm bileşenleri dikkate alınır: sabit bir elektrik alanı (nötronun sahip olduğu), sabit bir manyetik alan, alternatif bir elektromanyetik alan. Temel parçacıkların çekim alanı denklemlerinin türetildiği bu küçük ama çok fizik kapasiteli formül, birden fazla masal "teorisini" hurda yığınına gönderecek - bu yüzden bazı yazarları nefret ediyorum.

Yukarıdaki formülden aşağıdaki gibi, Bir nötronun geri kalan kütlesinin değeri, nötronun bulunduğu koşullara bağlıdır. Böylece, bir nötronu sabit bir dış elektrik alanına (örneğin bir atom çekirdeği) yerleştirerek, nötronun kütlesini ve stabilitesini etkileyecek olan E2'yi etkileyeceğiz. Bir nötron sabit bir manyetik alana yerleştirildiğinde de benzer bir durum ortaya çıkacaktır. Bu nedenle atom çekirdeğindeki nötronun bazı özellikleri aynı özelliklerden farklıdır. serbest nötron boşlukta, tarlalardan uzakta.

5 Nötron ömrü

Fiziğin belirlediği 880 saniyelik ömür, serbest bir nötrona karşılık gelir.

Temel parçacıkların alan teorisi, bir temel parçacığın ömrünün, içinde bulunduğu koşullara bağlı olduğunu belirtir. Bir nötronu harici bir alana (örneğin manyetik alana) yerleştirerek onun elektromanyetik alanının içerdiği enerjiyi değiştiririz. Yönü seçebilirsiniz dış alan böylece içsel enerji nötron azaldı. Sonuç olarak, bir nötronun bozunması sırasında daha az enerji açığa çıkacak, bu da bozunmayı zorlaştıracak ve temel parçacığın ömrünü uzatacaktır. Nötronun bozunmasının ek enerji gerektireceği ve dolayısıyla nötronun kararlı hale geleceği şekilde bir dış alan kuvveti değeri seçmek mümkündür. Komşu protonların manyetik alanının çekirdeğin nötronlarının bozunmasını önlediği atom çekirdeklerinde (örneğin döteryum) gözlemlenen şey tam olarak budur. Diğer konularda, çekirdeğe ek enerji verildiğinde nötron bozunmaları yeniden mümkün hale gelebilir.

6 Yeni fizik: Nötron (temel parçacık) - özet

Standart Model (bu makalede atlanmıştır ancak 20. yüzyılda doğru olduğu iddia edilmiştir) nötronun Bağlı devletüç kuark: bir "yukarı" (u) ve iki "aşağı" (d) kuark (nötronun varsayılan kuark yapısı: udd). Doğada kuarkların varlığı deneysel olarak kanıtlanmadığından, doğadaki varsayımsal kuarkların yüküne eşit büyüklükte bir elektrik yükü tespit edilememiştir ve kuarkların izlerinin varlığı olarak yorumlanabilecek sadece dolaylı kanıtlar mevcuttur. Temel parçacıkların bazı etkileşimleri olsa da, farklı şekilde de yorumlanabiliyorsa, nötronun kuark yapısına sahip olduğu yönündeki standart model ifadesi, yalnızca kanıtlanmamış bir varsayım olarak kalır. Standart model de dahil olmak üzere herhangi bir model, nötron da dahil olmak üzere temel parçacıkların herhangi bir yapısını varsayma hakkına sahiptir, ancak nötronun oluştuğu iddia edilen ilgili parçacıklar hızlandırıcılarda keşfedilene kadar, modelin ifadesi kanıtlanmamış olarak değerlendirilmelidir.

Nötronu tanımlayan standart model, kuarkları doğada bulunmayan (gluonları da kimse bulamadı) gluonlarla, doğada var olmayan alanlar ve etkileşimlerle tanıştırıyor ve enerjinin korunumu yasasıyla çelişiyor;

Temel parçacıkların alan teorisi ( Yeni fizik) nötronu doğada işleyen yasalar çerçevesinde doğada var olan alanlara ve etkileşimlere dayanarak tanımlar - bu BİLİMdir.

Vladimir Gorunoviç

NÖTRON
Nötron

Nötron– baryon sınıfına ait nötr bir parçacık. Bir protonla birlikte bir nötron atom çekirdeğini oluşturur. Nötron kütlesi m n = 938,57 MeV/s 2 ≈ 1,675·10 -24 g. Nötron, proton gibi, 1/2ћ spine sahiptir ve bir fermiyondur. Aynı zamanda μ n = - 1,91μ N manyetik momentine sahiptir. burada μ N = e ћ /2m р с – nükleer magneton (m р – proton kütlesi, Gauss birim sistemi kullanılır). Bir nötronun boyutu yaklaşık 10-13 cm'dir. Üç kuarktan oluşur: bir u-kuark ve iki d-kuark, yani. kuark yapısı udd'dur.
Bir baryon olan nötronun baryon numarası B = +1'dir. Nötron serbest durumda kararsızdır. Protondan biraz daha ağır olduğundan (%0,14) son halde proton oluşumuyla bozunmaya uğrar. Bu durumda protonun baryon sayısı da +1 olduğundan baryon sayısının korunumu yasası ihlal edilmez. Bu bozunma sonucunda elektron e- ve elektron antinötrino e de üretilir. Zayıf etkileşim nedeniyle bozunma meydana gelir.

Çürüme şeması n → p + e - + e.

Serbest bir nötronun ömrü τ n ≈ 890 saniyedir. Atom çekirdeğinde bir nötron, bir proton kadar kararlı olabilir.
Bir hadron olan nötron güçlü etkileşime katılır.
Nötron 1932'de J. Chadwick tarafından keşfedildi.

Nötron nedir? Yapısı, özellikleri ve işlevleri nelerdir? Nötronlar, tüm maddelerin yapı taşları olan atomları oluşturan parçacıkların en büyüğüdür.

Atomik yapı

Nötronlar, atomun yoğun bir bölgesi olan ve aynı zamanda protonlarla (pozitif yüklü parçacıklar) dolu olan çekirdekte bulunur. Bu iki unsur nükleer adı verilen bir kuvvet tarafından bir arada tutulur. Nötronların nötr yükü vardır. Pozitif yük proton eşlendi negatif yük Nötr bir atom oluşturmak için elektron. Çekirdekteki nötronlar atomun yükünü etkilemese de radyoaktivite düzeyi de dahil olmak üzere atomu etkileyen birçok özelliğe sahiptir.

Nötronlar, izotoplar ve radyoaktivite

Atomun çekirdeğinde bulunan parçacık, protondan %0,2 daha büyük olan bir nötrondur. Birlikte aynı elementin sahip olabileceği toplam kütlenin %99,99'unu oluştururlar. farklı miktar nötronlar. Bilim adamları atom kütlesinden bahsettiklerinde ortalama atom kütlesini kastediyorlar. Örneğin karbonun tipik olarak 6 nötronu ve 6 protonu vardır ve atom kütlesi 12'dir, ancak bazen atom kütlesi 13'tür (6 proton ve 7 nötron). Karbon atomik numara 14 de mevcuttur, ancak nadirdir. Bu yüzden, atom kütlesi karbon ortalamaları için 12.011.

Atomların nötron sayıları farklı olduğunda bunlara izotop denir. Bilim insanları daha büyük izotoplar oluşturmak için bu parçacıkları çekirdeğe eklemenin yollarını buldular. Artık nötronların eklenmesi atomun yükünü etkilemez çünkü yükleri yoktur. Ancak atomun radyoaktivitesini arttırırlar. Bu, deşarj olabilecek çok kararsız atomlara yol açabilir. yüksek seviyeler enerji.

Çekirdek nedir?

Kimyada çekirdek, proton ve nötronlardan oluşan bir atomun pozitif yüklü merkezidir. "Çekirdek" kelimesi, "fındık" veya "çekirdek" anlamına gelen kelimenin bir şekli olan Latince çekirdekten gelir. Terim, 1844 yılında Michael Faraday tarafından atomun merkezini tanımlamak için icat edildi. Çekirdeğin incelenmesiyle ilgili bilimlere, bileşiminin ve özelliklerinin incelenmesine denir. nükleer Fizik ve nükleer kimya.

Protonlar ve nötronlar güçlü tutulur nükleer kuvvet. Elektronlar çekirdeğe çekilir, ancak o kadar hızlı hareket ederler ki dönüşleri atomun merkezinden belli bir mesafede gerçekleşir. Artı işaretli nükleer yük protonlardan gelir, peki nötron nedir? Bu elektrik yükü olmayan bir parçacıktır. Protonlar ve nötronlar çok fazla atoma sahip olduğundan, atomun neredeyse tüm ağırlığı çekirdekte bulunur. büyük kütle elektronlardan daha fazladır. Proton sayısı atom çekirdeği bir unsur olarak kimliğini belirler. Nötron sayısı, atomun elementin hangi izotopu olduğunu gösterir.

Atom çekirdeği boyutu

Çekirdek atomun genel çapından çok daha küçüktür çünkü elektronlar merkezden daha uzakta olabilir. Bir hidrojen atomu çekirdeğinden 145.000 kat, bir uranyum atomu ise merkezinden 23.000 kat daha büyüktür. Hidrojen çekirdeği tek bir protondan oluştuğu için en küçüktür.

Çekirdekteki proton ve nötronların dizilişi

Proton ve nötronlar genellikle bir arada paketlenmiş ve kürelere eşit şekilde dağılmış olarak tasvir edilir. Ancak bu, gerçek yapının basitleştirilmesidir. Her nükleon (proton veya nötron) belirli bir enerji seviyesini ve konum aralığını işgal edebilir. Çekirdek küresel olabileceği gibi armut şeklinde, küresel veya disk şeklinde de olabilir.

Proton ve nötronların çekirdekleri, kuark adı verilen en küçük parçalardan oluşan baryonlardır. Çekici kuvvetin menzili çok kısa olduğundan proton ve nötronların birbirine çok yakın olması gerekir. Bu güçlü çekim, yüklü protonların doğal itme kuvvetinin üstesinden gelir.

Proton, nötron ve elektron

Böyle bir bilimin gelişmesinde güçlü bir ivme nükleer Fizik, nötronun keşfiydi (1932). Bunun için Rutherford'un öğrencisi olan İngiliz fizikçiye teşekkür etmeliyiz. Nötron nedir? Bu, serbest durumdayken sadece 15 dakika içinde kütlesiz nötr parçacık olarak adlandırılan proton, elektron ve nötrinoya bozunabilen kararsız bir parçacıktır.

Parçacık adını elektrik yükü olmadığı için nötr olduğundan almıştır. Nötronlar son derece yoğundur. İzole bir durumda, bir nötronun kütlesi yalnızca 1,67·10 - 27 olacaktır ve eğer nötronlarla yoğun bir şekilde dolu bir çay kaşığı alırsanız, ortaya çıkan madde parçasının ağırlığı milyonlarca ton olacaktır.

Bir elementin çekirdeğindeki proton sayısına atom numarası denir. Bu sayı her öğeye benzersiz kimliğini verir. Karbon gibi bazı elementlerin atomlarında çekirdekteki proton sayısı her zaman aynıdır ancak nötron sayısı değişebilir. Atom bu elementinÇekirdeğinde belirli sayıda nötron bulunanlara izotop denir.

Tek nötronlar tehlikeli midir?

Nötron nedir? Bu protonla birlikte yer alan bir parçacıktır. Ancak bazen kendi başlarına da var olabilirler. Nötronlar atom çekirdeğinin dışında olduklarında potansiyel kazanırlar. tehlikeli özellikler. Birlikte hareket ettiklerinde yüksek hızölümcül radyasyon üretirler. İnsanları ve hayvanları öldürme yetenekleriyle bilinen nötron bombaları, cansız fiziksel yapılar üzerinde minimum etkiye sahiptir.

Nötronlar atomun çok önemli bir parçasıdır. Yüksek yoğunluk Bu parçacıkların sayısı, hızlarıyla birleştiğinde onlara olağanüstü bir özellik kazandırır. Yıkıcı güç ve enerji. Bunun sonucunda çarptıkları atomların çekirdeklerini değiştirebilir, hatta parçalayabilirler. Bir nötronun net nötr elektrik yükü olmasına rağmen, yük bakımından birbirini iptal eden yüklü bileşenlerden oluşur.

Atomdaki nötron çok küçük bir parçacıktır. Protonlar gibi onlar da görülemeyecek kadar küçüktürler. elektron mikroskobu ama oradalar çünkü öyle tek yol Atomların davranışını açıklıyor. Nötronlar bir atomun stabilitesi için çok önemlidir, ancak atom merkezinin dışında uzun süre var olamazlar ve ortalama olarak yalnızca 885 saniyede (yaklaşık 15 dakika) bozunurlar.