Neutron

Neutron (n)
Vnitřní struktura neutronu: dva kvarky d a jeden kvark u.
Obecné vlastnosti
Klasifikace	Hadrony Baryony Fermiony
Složení	2 kvarky d, 1 kvark u
Antičástice	antineutron
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost	939,565 421 94(48) MeV/c2 1,674 927 500 56(85)×10−27 kg
Elektrický náboj	0 e 0 C
Magnetický moment	−1,913 042 76(45) μN
Dipólový moment	< 2,9×10−26 e·cm
Spin	1⁄2
Izospin	1⁄2
Stř. doba života	881,5(1,5) s (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

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

• 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 (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 = ${\frac {1}{2}}$ (tj. je to fermion) a izospin = ${\frac {1}{2}}$.
• Jádra všech atomů, vyjma nejběžnějšího izotopu vodíku ¹H, tvořeného pouze protonem, obsahují protony i neutrony.

Dělení neutronů

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

Byly předpovězeny a později i experimentálně prokázány složené částice (přesněji korelované kvazivázané stavy) z více neutronů vázaných zbytkovou silnou interakcí, jako jsou dineutrony a tetraneutrony. Jejich střední doba života je však velmi krátká, u tetraneutronů např. pouhých 3 × 10⁻²² sekund.

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

Ve fyzice a zejména chemii má význam počet neutronů v jádře, tzv. 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

Podrobnější informace naleznete v článku Objev neutronu.

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

Související články

• Baryon
• Nukleon
• Spalační reakce

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu neutron na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo neutron ve Wikislovníku

Autoritní data	NKC: ph123274 PSH: 3712 BNF: cb11944505r (data) GND: 4041964-2 LCCN: sh85091222 NDL: 00573932 NLI: 987007565613105171