Neutron - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy cząstki subatomowej. Zapoznaj się również z: Neutron (ujednoznacznienie).

Diagram Feynmana rozpadu neutronu w procesie beta minus

Neutron (z łac. neuter - "obojętny") to cząstka subatomowa występująca w jądrach atomowych. Jest obojętny elektrycznie. Posiada spin ½.

Diagram Feynmana to wymyślony przez Richarda Feynmana sposób graficznego zapisu pewnych równań fizycznych. W niektórych zastosowaniach (fizyka cząstek elementarnych, funkcje Greena) problemem porównywalnym z trudnością wykonywania obliczeń jest problem znalezienia wyrażeń, które mają być obliczone. Feynman rozwiązał ten problem proponując aby pewnym typom wyrażeń przyporządkować określone elementy graficzne (fragmenty grafów), w ten sposób znajdowanie potrzebnych wyrażeń sprowadził do znajdowania grafów o zadanych parametrach (korzystając z reguł konstrukcji grafów zależnych od dziedziny zastosowania). Przykładem takiego problemu dla szczególnego przypadku elektrodynamiki kwantowej jest znalezienie przekroju czynnego na oddziaływanie elektron-pozyton, które może zachodzić na wiele sposobów. W pierwszym rzędzie rachunku zaburzeń wkład elektromagnetyczny będzie pochodził od dwóch rodzajów oddziaływania:

Bariony – w fizyce cząstek elementarnych rodzina cząstek elementarnych silnie oddziałujących fermionów (o spinie połówkowym). Bariony są podrodziną cząstek silnie oddziałujących nazywanej hadronami. Barionem jest proton czy neutron wspólnie nazywane nukleonami.

Według Modelu Standardowego neutron jest cząstką złożoną należącą do klasy barionów, a dokładniej nukleonów i składa się z dwóch kwarków dolnych (d) i jednego górnego (u), związanych ze sobą oddziaływaniem silnym.

Neutrony będące częścią jąder atomowych są bardzo stabilne. Samodzielne neutrony (tzn. występujące poza jądrem) nie są stabilne, ale rozpadają się w wyniku oddziaływań słabych. Średni czas życia swobodnego neutronu wynosi 885,7 s (około 15 min.). Rozpad następuje zgodnie z reakcją

Proton, p <(gr.) πρῶτον – "pierwsze" (l.poj., rodz. nijaki)> - trwała cząstka elementarna z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u. Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

Spin jest to własny moment pędu cząstki w układzie w którym nie wykonuje ruchu postępowego. Własny oznacza tu taki, który nie wynika z ruchu danej cząstki względem innych cząstek, lecz tylko z samej natury tej cząstki. Każdy rodzaj cząstek elementarnych ma odpowiedni dla siebie spin. Cząstki będące konglomeratami cząstek elementarnych (np. jądra atomów) mają również swój spin będący sumą wektorową spinów wchodzących w skład jego cząstek elementarnych. Spin jest pojęciem czysto kwantowym. W mechanice klasycznej, gdy cząstka spoczywa, musi mieć zerowy moment pędu. Układ spoczynkowy istnieje tylko, gdy cząstka ma masę. Gdy cząstka jest bezmasowa (np. foton), można jedynie określić rzut spinu na kierunek propagacji cząstki. Matematycznie spin jest wielkością tensorową wynikającą z teorii kwantowej. Dokładnie jest to własność związana z tensorowym charakterem funkcji falowej, opisującej daną cząstkę, względem grupy obrotów. Np. funkcja falowa pionów może być uważana za wektor, funkcja falowa hipotetycznych grawitonów miałaby być tensorem 2. rzędu, zaś funkcja falowa elektronów jest spinorem o rzędzie 1/2.

$\hbox{n}\to\hbox{p}^++\hbox{e}^-+\overline{\nu}_{\mathrm{e}}$ .

Jego masa spoczynkowa wynosi 1,008 664 915 78 u, czyli 1,674 927 21·10 kg (jest nieco większa od masy protonu).

Parametry

liczba barionowa = +1

masa spoczynkowa = 939,565 MeV/c² = 1,675·10 kg

moment magnetyczny = −1,913 043 magnetonów jądrowych

spin = 1/2 h (w jednostkach stałej Plancka)

Neutron składa się z 3 kwarków (udd)

Zobacz też

Zobacz hasło neutron w Wikisłowniku

neutrony zimne, neutrony termiczne, neutrony epitermiczne, neutrony prędkie, rozpad beta.

Detekcja neutronów, James Chadwick

gwiazda neutronowa

Przypisy

Particle Data Group
↑ National Institute of Standards and Technology: Fundamental Physical Constants, (ang.). [dostęp 22.02.2010].

Bibliografia

Podstawowe własności neutronów

Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Neutron

Neutrony termiczne to neutrony o energii kinetycznej porównywalnej z energią ruchu cieplnego w temperaturze zbliżonej do pokojowej T = 295 K, jest to energia równa

Czas połowicznego rozpadu (zaniku) (okres połowicznego rozpadu) jest to czas, w ciągu którego liczba nietrwałych obiektów lub stanów zmniejsza się o połowę. Czas ten, oznaczany symbolem T1/2, zgodnie z definicją musi spełniać zależność: