Neutron
| Neutron (n) | |
|---|---|
 | |
| Obecné vlastnosti | |
| Klasifikace | Hadrony Baryony Fermiony |
| Složení | 2 kvarky d, 1 kvark u |
| Antičástice | antineutron |
| Fyzikální vlastnosti | |
| Klidová hmotnost | 939,565 421 94(48)[1] MeV/c2 1,674 927 500 56(85)×10−27[1] kg |
| Elektrický náboj | 0 e 0 C |
| Magnetický moment | −1,913 042 76(45)[1] μN |
| Dipólový moment | < 2,9×10−26[2] e·cm |
| Spin | 1⁄2 ħ |
| Izospin | 1⁄2 |
| Stř. doba života | 881,5(1,5) s[2] (mimo jádro) |
| Interakce | slabá interakce, silná interakce |
Neutron je subatomární částice bez elektrického náboje (neutrální částice), jedna ze základních stavebních částic atomového jádra (nukleon) a tím téměř veškeré známé hmoty. Atomy lišící se jen počtem neutronů se nazývají izotopy. Neutrony se z atomu uvolňují při jaderných reakcích, volné neutrony způsobují řetězení štěpné reakce a jejich samostatný proud se nazývá neutronové záření.
Ve standardním modelu částicové fyziky se neutron skládá z jednoho kvarku u a dvou kvarků d. Mezi základní vlastnosti neutronu patří hmotnost, vlnová délka a spin. Antičásticí neutronu je antineutron.
Nukleony a elektrony
[editovat | editovat zdroj]Neutron je společně s protonem a elektronem základní stavební částicí veškeré známé hmoty, neboť se z nich skládají všechny atomy běžné látky. Neutrony a protony se často označují společným názvem nukleony, protože tvoří jádro (latinsky nucleus) atomu.
Vlastnosti neutronu
[editovat | editovat zdroj]- S hmotností 940 MeV/c2 je jen mírně těžší než proton se svými 938 MeV/c2 a přibližně 1839krát hmotnější než elektron.
- Mimo atomové jádro je neutron nestabilní se střední dobou života 881,5 ± 1,5 sekund[2] (zhruba 14,7 minut), přičemž se rozpadá na proton, elektron a elektronové antineutrino.
- Neutron se řadí mezi baryony – interaguje silnou interakcí.
- Je to hadron složený celkem ze tří kvarků (dvou kvarků d a jednoho u).
- Má poločíselný spin = (tj. je to fermion) a izospin = .
- Jádra všech atomů, vyjma nejběžnějšího izotopu vodíku 1H, tvořeného pouze protonem, obsahují protony i neutrony.
Dělení neutronů
[editovat | editovat zdroj]Neutrony se mohou dělit podle své kinetické energie na:
- chladné neutrony <0,002 eV
- tepelné neutrony 0,002 – 0,5 eV
- rezonanční neutrony 0,5 – 1000 eV
- neutrony středních energií 1 keV – 500 keV
- rychlé neutrony 500 keV – 10 MeV
- neutrony s vysokými energiemi 10 MeV – 50 MeV
- neutrony s velmi vysokými energiemi >50 MeV
Víceneutronové vázané stavy hmoty
[editovat | editovat zdroj]Byly předpovězeny a později i experimentálně prokázány složené částice (přesněji korelované kvazivázané stavy) z více neutronů vázaných zbytkovou silnou interakcí, jako jsou dineutrony[3] a tetraneutrony[4][5][6][7]. Jejich střední doba života je však velmi krátká, u tetraneutronů např. pouhých 3 × 10−22 sekund.[8][9]
Hmota tvořená pouhými neutrony se z historických důvodů také nazývá neutronium (název navržený německým chemikem von Antropoffem pro hypotetický prvek s protonovým číslem 0). Kromě dineutronů a tetraneutronů je jejím představitelem degenerovaný neutronový plyn, velmi hustá stavební látka neutronových hvězd. V tomto případě jsou však neutrony vázány gravitací.
Význam
[editovat | editovat zdroj]Ve fyzice a zejména chemii má význam počet neutronů v jádře, neutronové číslo, na základě kterého se rozlišují různé izotopy konkrétního prvku.
V jaderné fyzice mají volné neutrony význam jako iniciátor štěpné jaderné reakce. Aby mohla v jaderném reaktoru probíhat řízená štěpná reakce, musí být neutrony zpomalovány pomocí některého z typů moderátoru neutronů.
V astronomii je speciálním tělesem neutronová hvězda tvořená převážně neutrony. Vzniká jako závěrečná fáze vývoje hvězdy po výbuchu některých typů supernovy, kdy po gravitačním kolapsu vznikají neutrony spojením elektronů a protonů za vyzáření neutrin.
Historie
[editovat | editovat zdroj]Existenci atomového jádra objevil a publikoval Ernest Rutherford v roce 1911 (Rutherfordův model atomu) a v roce 1920 formuloval hypotézu o jeho složení z protonů a neutronů. Experimentální důkaz neutronu včetně vysvětlení podal jeho žák James Chadwick v roce 1932. Publikoval jej v Nature 2. února. Měření, která neutron detekovala, provedli před tím i další fyzikové, ale mylně je interpretovali jako záření gama.
Odkazy
[editovat | editovat zdroj]Reference
[editovat | editovat zdroj]- 1 2 3 Fundamental Physical Constants; 2022 CODATA recommended values. NIST, květen 2024. Dostupné online, PDF (anglicky)
- 1 2 3 K. Nakamura et al., The Review of Particle Physics. J. Phys. G 37, 075021 (2010), 2011 partial update Archivováno 28. 8. 2011 na Wayback Machine.
- ↑ SCHIRBER, Michael. Nuclei Emit Paired-up Neutrons. Physics [online]. American Physical Society, 2012-03-09 [cit. 2021-12-16]. Roč. 5: 30. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ FAESTERMANN, Thomas; BERGMAIER, Andreas; GERNHÄUSER, Roman; KOLL, Dominik; MAHGOUB, Mahmoud. Indications for a bound tetraneutron. Physics Letters B [online]. 2021-11-26 [cit. 2021-12-16]. Roč. 824: 136799. Dostupné online. doi:10.1016/j.physletb.2021.136799. (anglicky)
- ↑ MIHULKA, Stanislav. Fyzici jsou na stopě dlouho hledaného tetraneutronu. OSEL.cz [online]. 2021-12-13 [cit. 2021-12-16]. Dostupné online. ISSN 1214-6307.
- ↑ WOGAN, Tim. Elusive tetraneutron is discovered at Japanese lab. Physics World [online]. IOP Publishing, 2022-07-05 [cit. 2022-07-13]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ DUER, M.; AUMANN, T.; GERNHÄUSER, R.; PANIN, V.; PASCHALIS, S.; ROSSI, D. M.; ACHOURI, N. L. Observation of a correlated free four-neutron system. S. 678–682. Nature [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-22 [cit. 2022-07-13]. Roč. 606, čís. 7915, s. 678–682. Dostupné online. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-022-04827-6. (anglicky)
- ↑ DUER, M.; AUMANN, T.; GERNHÄUSER, R.; PANIN, V.; PASCHALIS, S.; ROSSI, D. M.; ACHOURI, N. L. Observation of a correlated free four-neutron system. S. 678–682. Nature [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-22 [cit. 2022-06-28]. Roč. 606, čís. 7915, s. 678–682. Dostupné online. ISSN 1476-4687. doi:10.1038/s41586-022-04827-6. (anglicky)
- ↑ HOUSER, Pavel. Tetraneutron existuje méně než miliardtinu miliardtiny sekundy. SCIENCEmag.cz [online]. Nitemedia s.r.o., 2022-06-28 [cit. 2022-06-28]. Dostupné online.
