Нейтрон - субатомная частица , символ
н
или же
н0
, который имеет нейтральный (не положительный и не отрицательный) заряд и массу немного большую, чем у протона . Протоны и нейтроны составляют ядра атомов . Поскольку протоны и нейтроны ведут себя внутри ядра одинаково, и каждый из них имеет массу примерно в одну атомную единицу массы , их обоих называют нуклонами . [7] Их свойства и взаимодействия описываются ядерной физикой .
Химические свойства атома в основном определяются конфигурацией электронов , вращающихся вокруг тяжелого ядра атома. Электронная конфигурация определяется зарядом ядра, который определяется числом протонов, или атомным номером . Количество нейтронов - это число нейтронов . Нейтроны не влияют на электронную конфигурацию, но сумма атомных и нейтронных чисел составляет массу ядра.
Атомы химического элемента , отличающиеся только числом нейтронов, называются изотопами . Например, углерод с атомным номером 6 содержит распространенный изотоп углерода-12 с 6 нейтронами и редкий изотоп углерода-13 с 7 нейтронами. Некоторые элементы встречаются в природе только с одним стабильным изотопом , например фтор ; Другие элементы встречаются со многими стабильными изотопами, например олово с десятью стабильными изотопами, а некоторые элементы, такие как технеций , не имеют стабильного изотопа.
Свойства атомного ядра зависят как от атомного, так и от нейтронного числа. Имея положительный заряд, протоны внутри ядра отталкиваются электромагнитной силой дальнего действия , но гораздо более сильная, но короткодействующая ядерная сила связывает нуклоны тесно друг с другом. Нейтроны необходимы для стабильности ядер, за исключением однопротонного ядра водорода . Нейтроны образуются в большом количестве при делении и синтезе ядер . Они вносят основной вклад в нуклеосинтез химических элементов внутри звезд посредством процессов деления, слияния и захвата нейтронов .
Нейтрон необходим для производства ядерной энергии. В течение десятилетия после открытия нейтрона Джеймсом Чедвиком в 1932 году [8] нейтроны использовались для индукции многих различных типов ядерных трансмутаций . С открытием ядерного деления в 1938 году [9] быстро стало понятно, что, если в результате деления образуются нейтроны, каждый из этих нейтронов может вызывать дальнейшие события деления в каскаде, известном как цепная ядерная реакция . [10] Эти события и открытия привели к созданию первого самоподдерживающегося ядерного реактора ( Chicago Pile-1 , 1942 г.) и первого ядерного оружия .( «Троица », 1945).
Специальные источники нейтронов, такие как генераторы нейтронов , исследовательские реакторы и источники расщепления, производят свободные нейтроны для использования в облучении и в экспериментах по рассеянию нейтронов . Свободный нейтрон спонтанно распадается на протон, электрон и антинейтрино со средним временем жизни около 15 минут. [11] Свободные нейтроны не ионизируют атомы напрямую, но косвенно вызывают ионизирующее излучение , поэтому могут представлять биологическую опасность в зависимости от дозы. [10]На Земле существует небольшой естественный «нейтронный фон» потока свободных нейтронов, вызванный ливнями космических лучей и естественной радиоактивностью спонтанно делящихся элементов в земной коре . [12]