главная > справочник > химическая энциклопедия:

Нейтрон

Нейтрон (англ. neutron, от лат. neuter-ни тот, ни другой), электрически нейтральная элементарная частица (символ п), входящая наряду с протонами (р)в состав практически всех атомных ядер. Общее название нейтронов и протонов в атомном ядре-нуклоны. Нейтрон открыт в 1932 Дж. Чедвиком. Число нейтронов N в атомном ядре равно разности массового числа А и заряда ядра Z: N = А - Z; для стабильных ядер легких и средних элементов N примерно равно числу протонов Z; для тяжелых стабильных ядер N в 1,3-1,5 раз больше Z.

Масса покоя нейтрона немного больше, чем масса р, и равна 1,6749543(86) 10^-24 г, то есть 1,008665012(37) атомных единиц массы (данные на 1976). Электрический заряд нейтрона Q принимают равным 0; прямые эксперименты по отклонению пучка нейтронов в сильном электрическом поле дают значение Q, меньшее 10^-20е (е - элементарный электрический заряд). Спин нейтрона равен 1/2 (в единицах постоянной Планка), магнитный дипольный момент m_Н, определенный методом ЯМР, равен - 1,91315 (7) m_Я (m_Я-ядерный магнетон).

Нейтроны устойчивы только в составе стабильных атомных ядер. Свободные нейтроны нестабильны, схема распада нейтрона: п р + е + ( -антинейтрино); эта схема соответствует b^--распаду (см. Радиоактивность). Среднее время жизни свободного нейтрона 15,3 мин, период полураспада Т_1/2 10,603 минут. Из-за сильного поглощения свободных нейтронов атомными ядрами среднее время жизни нейтрона в веществе значительно меньше; так, в плотном веществе оно не превышает сотен мкс.

Отсутствие у нейтронов электрического заряда приводит к тому, что они взаимодействуют непосредственно с атомными ядрами, либо вызывая ядерные реакции, либо рассеиваясь на ядрах. Характер и интенсивность взаимодействия пучка нейтронов с веществом существенно зависят от энергии нейтрона. Различают релятивистские (энергия больше 10¹⁰ эВ), высокоэнергетические (10⁸-10¹⁰ эВ), быстрые (10⁵-10⁸ эВ), промежуточные (10⁴-10⁵ эВ), резонансные (0,5-10⁴ эВ), тепловые (5^.10^-3-0,5 эВ), холодные (10^-4-5^.10^-3 эВ), очень холодные (10^-7-10^-4 эВ) и ультрахолодные (энергия меньше 10^-7 эВ) нейтроны. Медленные нейтроны (энергия ниже 10⁵ эВ) в основном упруго рассеиваются на атомных ядрах или вызывают ядерные реакции типа (n, g) (радиационный захват H.). С участием медленных нейтронов возможны также экзотермические ядерные реакции типа (п, р), (п, a) или деление атомных ядер. Для снижения энергии нейтронов используют различные замедлители нейтронов (графит, вода и т. д.), ядра которых не поглощают нейтроны

Для исследований строения вещества используют тепловые нейтроны, энергия которых сравнима с энергией тепловых колебаний атомов в твердом теле. При рассеянии тепловых нейтронов на монокристаллах имеет место дифракция нейтрон (см. Дифракционные методы). Наличие у нейтрона магнитного дипольного момента вызывает рассеяние нейтрон на атомах, что дает возможность изучать магнитную структуру материалов (см. Нейтронография).

Для регистрации нейтронов применяют детекторы, в материале которых нейтроны вызывают ядерные реакции, сопровождающиеся образованием вторичных заряженных частиц, которые далее и регистрируют [напр., в детекторе на основе В при ядерной реакции ¹⁰В (п, a)⁷Li возникают α-частицы].

Нейтронные пучки практически используются при синтезе радионуклидов, получении трансурановых элементов, в хим. анализе (см. Нейтронно-абсорбционный анализ, Актива-ционный анализ), горном деле (нейтронный каротаж), нейтронной авторадиографии (см. Радиография). В земной атмосфере свободные нейтроны непрерывно образуются в результате взаимод. космич. излучения с ядрами атомов, входящих в состав воздуха. Эти нейтроны приводят к непрерывному образованию в атмосфере радиоактивного ¹⁴С при ядерной реакции ¹⁴N(n, p)¹⁴C, на чем основан радиоуглеродный метод геохронологии. Об имеющих практич. значение источниках нейтронов см. в ст. Нейтронные источники.

Лит.: Власов Н.А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971. ©С. С. Бердоносов.