Střední životnost neutronu

Zatímco v jádře atomu vázané neutrony jsou stabilní, volné neutrony jsou nestabilní a velice rychle se rozpadají (podléhajíc tzv. beta rozpadu, jenž má na svědomí radioaktivní přeměny atomových jader) na proton, elektron a elektronové antineutrino (částice s nulovým nábojem a žádnou nebo nepatrnou hmotností) přes středně těžký W boson (Feynmann).

Průměrná životnost volného neutronu je necelá čtvrthodina (881,5 ± 1,5 s, asi 14,7 minuty). Volné neutrony jsou však při průchodu látkou rychle absorbovány atomovými jádry (v řádu mikrosekund až milisekund), takže k rozpadu nemívají příliš příležitostí…

Čtěte také: Proton jako baryon, fermion a hadron aneb elementární částice…

Avšak i na elektrickou neutralitu neutronu "útočí" některé nové studie. Například článek zveřejněný 13.9.2007 v Physical Rewiew Letter (Gerald A. Miller) tvrdí, že neutron má elektrický náboj, byť celkově se jeví jako neutrální. Podle jeho rozboru by neutron měl mít negativně nabité jádro a obal, kdežto střed částice má náboj pozitivní.

Fyzikální vlastnosti neutronu

Klidová hmotnost neutronu 1,674 954 × 10-27 kg / 939,565 379 MeV
Elektrický náboj neutronu 0 C
Magnetický moment neutronu -6,031 986 × 10-8 eV × T-1
Dipólový moment neutronu menší 2,9 × 10-26 e × cm-1
Spin neutronu 1/2
Střední doba života 881,5 ± 1,5 s

Neutron jako subatomární částice je důležitý pro stabilitu atomových jader, v nichž je obsažen (vyjma vodíku). Bez neutronů by totiž žádné atomové jádro nedrželo pohromadě, neboť elektromagnetické síly stejně (kladně) nabitých protonů by atomové jádro rozmetaly. A protože protony s neutrony jsou vázány s pomocí silné jaderné interakce, která silou (byť jen na malé vzdálenosti) silně převyšuje elektromagnetickou interakci, drží jádra atomů pohromadě…

Neutron se skládá z kvarků

Neutron je subatomární částice složená ze tří kvarků (ddu), tedy baryon. Neutron má poločíselný spin, patří tedy mezi fermiony a protože podlého silné jaderné interakci je rovněž hadronem. I neutron má svou antičástici, kterou je antineutron, jenž se od neutronu s baryonovým číslem +1 odlišuje baryonovým číslem -1. Antineutron objevil v roce 1956 Cork Bruce, pouhý rok po objevu antiprotonu.

CPT symetrie

Objev antineutronu byl důležitým testem tzv. CPT symetrie, jejíž matematický popis navrhl již Paul Dirac. CPT symetrie, mimo jiné, předpověděla právě existenci antičástic. Dnes však víme, že může docházet jak k porušení C symetrie, tak P symetrie i T symetrie (více v samostatném článku později).

Dělení neutronů podle energie

V jaderné fyzice je významná klasifikace neutronů podle energie. Zahrnutím do některé z níže uvedených skupin lze získat určitý obraz o charakteru a možném chování neutronů při interakci s látkou:

  • chladné neutrony - méně než 0,002 eV
  • tepelné neutrony - 0,002 eV - 0,5 eV
  • epitermální neutrony - asi 1 eV
  • rezonanční neutrony - 0,5 eV až 1 keV
  • neutrony středních energií - 1 keV až 500 keV
  • rychlé neutrony - 500 keV až 10 MeV
  • vysokoenergetické neutrony - více než 10 MeV

Tepelné neutrony

Pozn.: Tzv. tepelné neutrony jsou takové neutrony, jenž je v tepelné rovnováze s okolím při pokojové teplotě. Energie tepelných neutronů má Maxwellovo rozdělení kolem tzv. střední hodnoty, která je určena Boltzmannovou rovnicí:

E = 1/2 k × T

kde E je energie, k Boltzmannova konstanta /k = (1,380 622 ± 0,000 059) × 10-23 J × K-1 což činí asi 8,61 × 10-11 MeV × K-1 / a T je absolutní teplota (v Kelvinech).

Objev neutronů

Existenci neutronu vědci teoreticky předpověděli již na přelomu 19. a 20. století. Jeho existenci předpokládal slavný fyzik Ernest Rutherford, avšak experimentální důkaz existence neutronu přinesl až v roce 1932 James Chadwick (1891 - 1974), jenž za tento objev obdržel v roce 1935 Nobelovou cenu. Detekce neutronu se sice povedla již dříve jiným fyzikům, ti však mylně předpokládali, že jde o gama záření.

Elementární částice baryony bosony fermiony gluony hadrony hyperony kvarky leptony mezony elektron foton Higgsův boson kaon mion neutrino neutron pion pozitron proton tauon

Chaty Pokud přemýšlíte, kde se na svých cestách ubytovat a chcete mít pro sebe, pro rodinu nebo své přátele dostatek soukromí, pak pro vás máme možnost pronájmů chat a chalup přímo od majitele. Na další stránce si vyberte preferovanou oblast a nebo konkrétní objekt, který vás zajímá.