Neutr??n
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 La estructura de quarks del neutr??n. | |
| Composici??n | uno arriba y dos abajo |
|---|---|
| Estad??stica | Fermi??n |
| Interacciones | La gravedad , electromagn??tica , D??bil, Fuerte |
| S??mbolo | n |
| Antipart??cula | Antineutr??n |
| Descubierto | James Chadwick (1932) |
| Masa | 1,674 927 29 (28) ?? 10 -27 kg 939.565 560 (81) MeV / c ?? 1.008665 u |
| Carga el??ctrica | 0 C |
| Vuelta | ?? |
En la f??sica , el neutr??n es una part??cula subat??mica sin red de carga el??ctrica y una masa de 939.573 MeV / c ?? o 1.008 664 915 (78) u (1,6749 ?? 10 -27 kg, poco m??s de un prot??n ). Su giro es ??. Su antipart??cula se llama antineutr??n. El neutr??n, junto con el prot??n , es una nucle??n.
Los n??cleos de todos los ??tomos se componen de protones y neutrones, excepto el m??s ligero de is??topos de hidr??geno que s??lo tiene un solo prot??n. El n??mero de protones define el tipo de elemento de las formas at??micas. El n??mero de neutrones determina el is??topo de un elemento, por lo tanto is??topos son ??tomos de un mismo elemento (es decir, n??mero at??mico ) pero que difieren masas at??micas debido a un n??mero diferente de neutrones. Por ejemplo, el is??topo carbono-12 tiene 6 protones y 6 neutrones, mientras que el carbono 14 is??topo tiene 6 protones y 8 neutrones.
Un neutr??n consiste en dos abajo quarks y uno hasta quark . Ya que tiene tres quarks, se clasifican como bari??n.
Estabilidad de neutrones y la desintegraci??n beta
Fuera del n??cleo, neutrones libres son inestables y tienen una vida ??til de 885,7 ?? 0,8 segundos (unos 15 minutos) significa, en descomposici??n por la emisi??n de un negativo de electrones y antineutrino para convertirse en un prot??n: 
. Este modo de desintegraci??n, conocido como desintegraci??n beta, tambi??n puede transformar el car??cter de neutrones dentro de los n??cleos inestables.
En el interior de un n??cleo consolidado, protones tambi??n pueden transformar a trav??s de la desintegraci??n beta en neutrones. En este caso, la transformaci??n puede producirse por la emisi??n de una positrones (antielectr??n) y neutrino (en lugar de un antineutrino): 
. La transformaci??n de un prot??n en un neutr??n en el interior de un n??cleo tambi??n es posible a trav??s captura de electrones: 
. Captura de positrones por neutrones en los n??cleos que contienen un exceso de neutrones tambi??n es posible, pero se ve obstaculizada debido a los positrones hecho son repelidos por el n??cleo, y adem??s, de forma r??pida aniquilar cuando se encuentran con electrones negativos.
Cuando se une en el interior de un n??cleo, la inestabilidad de un solo neutr??n a la desintegraci??n beta es equilibrada contra la inestabilidad que se adquiere por el n??cleo en su conjunto si un prot??n adicional iban a participar en interacciones repulsivas con los otros protones que ya est??n presentes en el nucleo. Como tal, a pesar de neutrones libres son inestables, los neutrones unidos no son necesariamente as??. El mismo razonamiento explica por qu?? los protones, que son estables en el espacio vac??o, pueden transformarse en neutrones cuando se unen el interior de un n??cleo.
Decaimiento beta y captura de electrones son los tipos de desintegraci??n radiactiva y est??n ambos gobernados por el interacci??n d??bil.
Interacciones
El neutr??n interact??a a trav??s de los cuatro interacciones fundamentales: la electromagn??tica , nuclear d??bil, nuclear fuerte y gravitacionales interacciones.
Aunque el neutr??n tiene carga neta cero, que puede interactuar electromagn??ticamente de dos maneras: primero, el neutr??n tiene una momento magn??tico del mismo orden que el de protones (v??ase neutrones momento magn??tico); segundo, que se compone de cargadas el??ctricamente quarks . Por lo tanto, la interacci??n electromagn??tica es principalmente importante para el neutr??n en profunda dispersi??n inel??stica y en magn??ticos interacciones.
El neutr??n experimenta la interacci??n d??bil por decaimiento beta en un prot??n, electr??n y antineutrino electr??n. Se experimenta la fuerza de la gravedad como lo hace cualquier cuerpo energ??tico; Sin embargo, la gravedad es tan d??bil que no puede despreciarse en la f??sica de part??culas experimentos.
La fuerza m??s importante a los neutrones es la interacci??n fuerte. Esta interacci??n es responsable de la uni??n de tres de los neutrones quarks en una sola part??cula. La fuerza fuerte residual es responsable de la uni??n de los neutrones y los protones en los n??cleos . Esta fuerza nuclear desempe??a el papel principal cuando neutrones atraviesan la materia. A diferencia de las part??culas o fotones cargados, el neutr??n no puede perder energ??a por ??tomos ionizante. M??s bien, el neutr??n sigue su camino sin control hasta que haga una colisi??n de frente con un n??cleo at??mico. Por esta raz??n, radiaci??n de neutrones es muy penetrante.
Detecci??n
Los medios comunes de la detecci??n de un acusado de part??culas mediante la b??squeda de una pista de ionizaci??n (tal como en una c??mara de niebla) no funciona para neutrones directamente. Los neutrones que el??sticamente dispersan de los ??tomos pueden crear una pista de ionizaci??n que es detectable, pero los experimentos no son tan f??ciles de llevar a cabo; otros medios para detectar neutrones, que consiste en que les permite interactuar con los n??cleos at??micos, son m??s com??nmente utilizados.
Un m??todo com??n para la detecci??n de neutrones implica la conversi??n de la energ??a liberada de tales reacciones en se??ales el??ctricas. Los nucleidos 3 He, Li 6, 10 B, 233 U, 235 U, 237 Np y 239 Pu son ??tiles para este prop??sito. Una buena discusi??n sobre la detecci??n de neutrones se encuentra en el cap??tulo 14 del libro de Detecci??n y Medici??n de Radiaci??n por Glenn F. Otero (John Wiley & Sons, 1979).
Usos
El neutr??n juega un papel importante en muchas reacciones nucleares. Por ejemplo, la captura de neutrones a menudo resulta en activaci??n de neutrones, induciendo radiactividad. En particular, el conocimiento de neutrones y su comportamiento ha sido importante en el desarrollo de reactores nucleares y armas nucleares .
Fr??a, t??rmica y caliente la radiaci??n de neutrones se emplea com??nmente en instalaciones de dispersi??n de neutrones, donde se utiliza la radiaci??n de una manera similar uno usos Los rayos X para el an??lisis de la materia condensada . Los neutrones son complementarias a este ??ltimo en t??rminos de contrastes at??micos de dispersi??n diferente secciones cruzadas; sensibilidad al magnetismo; rango de energ??a para la espectroscopia inel??stica de neutrones; y la penetraci??n profunda en la materia.
El desarrollo de "lentes de neutrones" basado en la reflexi??n interna total dentro de tubos capilares de vidrio huecas o por la reflexi??n a partir de placas de aluminio con hoyuelos ha impulsado la investigaci??n en curso sobre la microscop??a de neutrones y la tomograf??a de rayos de neutrones / gamma.
Un uso de emisores de neutrones es la detecci??n de n??cleos ligeros, en particular el hidr??geno que se encuentra en agua mol??culas. Cuando un neutr??n r??pido choca con un n??cleo luz, pierde una gran parte de su energ??a. Mediante la medici??n de la velocidad a la que los neutrones lentos vuelven a la sonda despu??s de que refleja fuera de los n??cleos de hidr??geno, un sonda de neutrones puede determinar el contenido de agua en el suelo.
Descubrimiento
En 1930 Walther Bothe y H. Becker en Alemania descubrieron que si el muy en??rgico las part??culas alfa emitidas por el polonio cayeron sobre ciertos elementos ligeros, espec??ficamente berilio , boro , o de litio , se produce una radiaci??n inusualmente penetrante. Al principio se pens?? que esta radiaci??n se la radiaci??n gamma, aunque era m??s penetrante que cualquier rayo gamma conocidos, y los detalles de los resultados experimentales eran muy dif??ciles de interpretar, sobre esta base. La siguiente contribuci??n importante fue reportado en 1932 por Ir??ne Joliot-Curie y Fr??d??ric Joliot en Par??s . Mostraron que si esta radiaci??n desconocida cay?? sobre parafina o cualquier otro de hidr??geno compuesto -Que se expulsan protones de energ??a muy alta. Esto no estaba en s?? mismo incompatible con la naturaleza de rayos gamma asumido de nuevo la radiaci??n, pero el an??lisis cuantitativo detallado de los datos se hizo cada vez m??s dif??cil de conciliar con tal hip??tesis. Finalmente, en 1932 el f??sico James Chadwick en Inglaterra realiz?? una serie de experimentos que muestran que la hip??tesis de rayos gamma era insostenible. Sugiri?? que, de hecho, la nueva radiaci??n consist??a en part??culas sin carga de aproximadamente la masa del prot??n , y realiz?? una serie de experimentos que verifiquen su sugerencia. Tales part??culas no cargadas fueron finalmente llamados neutrones, al parecer, de la Am??rica ra??z de punto muerto y el griego terminaci??n -on (por imitaci??n de electrones y protones ).
Anti-neutr??n
El antineutr??n es la antipart??cula del neutr??n. Fue descubierto por Bruce Cork en el a??o 1956 , un a??o despu??s de la antiprot??n fue descubierto.
CPT-simetr??a plantea fuertes restricciones sobre las propiedades relativas de part??culas y antipart??culas y, por lo tanto, est?? abierto a pruebas rigurosas. La diferencia fraccional en las masas del neutr??n y antineutr??n es (9 ?? 5) x 10 -5. Dado que la diferencia es de s??lo 2 desviaciones est??ndar lejos de cero, esto no da ninguna evidencia convincente de CPT-violaci??n.
Los desarrollos actuales
Momento dipolar el??ctrico
Un experimento en el Institut Laue-Langevin ha tratado de medir un dipolo el??ctrico, o separaci??n de cargos, dentro del neutr??n, y es consistente con una momento dipolar el??ctrico de cero. Estos resultados son importantes en el desarrollo de teor??as que van m??s all?? del modelo est??ndar , pero son incompatibles con ella debido a la falta de explicaci??n de las interacciones fundamentales.
Tetraneutrons
La existencia de grupos estables de cuatro neutrones, o tetraneutrons, ha sido la hip??tesis de un equipo dirigido por Francisco Miguel Marqu??s, en el Laboratorio de F??sica Nuclear CNRS basado en observaciones de la desintegraci??n de berilio-14 n??cleos. Esto es particularmente interesante, porque la teor??a actual sugiere que estas agrupaciones no deben ser estables.
Protecci??n
La exposici??n a neutrones puede ser peligroso, ya que la interacci??n de los neutrones con mol??culas en el cuerpo puede causar la interrupci??n de mol??culas y ??tomos , y tambi??n puede causar reacciones que dan lugar a otras formas de radiaci??n (tales como protones). Las precauciones normales de protecci??n radiol??gica se aplican: evitar la exposici??n, permanecer lo m??s lejos de la fuente como sea posible, y tener tiempo de exposici??n al m??nimo. Algunos pensamiento particular se debe dar a la manera de proteger contra la exposici??n de neutrones, sin embargo. Para otros tipos de radiaci??n, por ejemplo, part??culas alfa, part??culas beta, o rayos gamma, el material de un alto n??mero at??mico y con alta densidad de hacer para una buena protecci??n; con frecuencia conducir se utiliza. Sin embargo, este enfoque no funcionar?? con neutrones, ya que la absorci??n de neutrones no aumenta forma directa con el n??mero at??mico, como lo hace con alfa, beta y radiaci??n gamma. En su lugar hay que mirar las interacciones particulares neutrones tienen con la materia (v??ase la secci??n sobre detecci??n de arriba). Por ejemplo, hidr??geno materiales ricos se utilizan a menudo para proteger contra neutrones, ya que el hidr??geno ordinario ambos dispersa y ralentiza los neutrones. A menudo, esto significa que los bloques de hormig??n simples o incluso bloques de pl??stico de parafina-cargado ofrecen una mejor protecci??n de los neutrones que hacer materiales m??s densos. Despu??s de la desaceleraci??n, los neutrones a continuaci??n, pueden absorberse con un is??topo que tiene alta afinidad por neutrones lentos sin causar captura de radiaci??n secundaria, tales como el litio-6.
Rico en hidr??geno del agua ordinaria efectos de absorci??n de neutrones en fisi??n nuclear reactores: generalmente los neutrones est??n tan fuertemente absorbida por el agua normal que combustible-enriquecimiento con is??topo fisionable, se requiere. La deuterio en agua pesada tiene una afinidad de absorci??n mucho menor para los neutrones que hace protium (hidr??geno luz normal). Por lo tanto, se utiliza en deuterio Reactores de tipo CANDU, con el fin de reducir la velocidad ("moderado") la velocidad de neutrones, por lo que son m??s efectivos para provocar la fisi??n nuclear , sin capturar ellos.
