Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о субатомной частице. Для использования в других целях, см Нейтрон (значения) .
Не путать с Нейроном или Нейтрино .
Нейтрон
Кварковая структура нейтрон.svg
Кварк содержание нейтрона. Назначение цвета отдельных кварков произвольно, но все три цвета должны присутствовать. Силы между кварками опосредуются глюонами .
КлассификацияБарион
Сочинение1 верхний кварк , 2 нижних кварка
СтатистикаФермионный
ВзаимодействияГравитация , слабая , сильная , электромагнитная
Символ
п
,
п0
,
N0
АнтичастицаАнтинейтрон
ТеоретическиЭрнест Резерфорд [1] (1920)
ОбнаруженныйДжеймс Чедвик [2] (1932)
Масса1,674 927 498 04 (95) × 10 −27  кг [3]
939,565 420 52 (54)  МэВ / c 2 [3]
1,008 664 915 88 (49)  u [4]
Средняя продолжительность жизни881.5 (15) с ( бесплатно )
Электрический заряд0  e
(−2 ± 8) × 10 −22  e (экспериментальные пределы) [5]
Электрический дипольный момент< 2,9 × 10 −26  e см (экспериментальный верхний предел)
Электрическая поляризуемость1,16 (15) × 10 −3  фм 3
Магнитный момент−0,966 236 50 (23) × 10 −26  Дж · Тл −1 [4]
-1,041 875 63 (25) × 10 -3  μ B [4]
-1,913 042 73 (45)  μ N [4]
Магнитная поляризуемость3,7 (20) × 10 −4  фм 3
Вращение1/2
Изоспин-1/2
Паритет+1
СжатыйI ( J P ) = 1/2(1/2+ )

Нейтронов является субатомная частиц , символ
п
 или же
п0
, который имеет нейтральный (не положительный или отрицательный) заряд, а массу немного больше, чем у протона . Протоны и нейтроны представляют собой ядро из атомов . Поскольку протоны и нейтроны в ядре ведут себя одинаково, и каждый из них имеет массу примерно одну атомную единицу массы , они оба называются нуклонами . [6] Их свойства и взаимодействия описываются ядерной физикой .

В химических свойствах атома в основном определяется конфигурацией электронов , которые вращаются вокруг тяжелого ядра атома. Электронная конфигурация определяется зарядом ядра, который определяется числом протонов или атомным номером . Число нейтронов - это число нейтронов . Нейтроны не влияют на конфигурацию электронов, но сумма атомного и нейтронного номеров является массой ядра.

Атомы химического элемента, которые различаются только числом нейтронов, называются изотопами . Например, углерод с атомным номером 6 содержит обильный 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 фтором . Другие элементы встречаются со многими стабильными изотопами, например олово с десятью стабильными изотопами.

Свойства атомного ядра зависят как от атомного, так и от нейтронного числа. Обладая положительным зарядом, протоны в ядре отталкиваются дальнодействующей электромагнитной силой , но гораздо более сильная, но короткодействующая ядерная сила связывает нуклоны вместе. Нейтроны необходимы для стабильности ядер, за исключением однопротонного ядра водорода . Нейтроны в большом количестве образуются при делении и синтезе ядер . Они вносят основной вклад в нуклеосинтез химических элементов в звездах посредством процессов деления, синтеза и захвата нейтронов .

Нейтрон необходим для производства ядерной энергии. В течение десяти лет после того , как нейтрон был обнаружен на Чедвик в 1932 год [7] нейтроны были использованы для индукции различных типов ядерных превращений . С открытием ядерного деления в 1938 году [8] было быстро осознано, что, если в результате деления образуются нейтроны, каждый из этих нейтронов может вызвать дальнейшие события деления в каскаде, известном как ядерная цепная реакция . [9] Эти события и открытия привели к созданию первого автономного ядерного реактора ( Chicago Pile-1 , 1942 г.) и первого ядерного оружия.( Троица , 1945).

Свободные нейтроны, хотя и не ионизируют непосредственно атомы, вызывают ионизирующее излучение . Таким образом, они могут представлять биологическую опасность в зависимости от дозы. [9] На Земле существует небольшой естественный «нейтронный фон» поток свободных нейтронов, вызванный ливнями космических лучей и естественной радиоактивностью спонтанно делящихся элементов в земной коре . [10] Специализированные источники нейтронов, такие как генераторы нейтронов , исследовательские реакторы и источники расщепления, производят свободные нейтроны для использования при облучении и в экспериментах по рассеянию нейтронов .

Описание [ править ]

Ядерная физика
Ядро  · Нуклоны  ( p , n )  · Ядерное вещество  · Ядерная сила  · Структура  ядра · Ядерная реакция
Модели ядра
Жидкая капля  · Модель ядерной оболочки  · Модель взаимодействующих бозонов  · Ab initio
Классификация нуклидов
Изотопы - равны Z
Изобары - равны A
Изотоны - равны N
Изодиафер - равны N  -  Z
      Изомеры - равны всем вышеперечисленным
зеркальным ядрам  - Z ↔ N
Стабильный  · Магия  · Четный / нечетный  · Гало  ( Борромео )
Ядерная стабильность
Энергия связи  · Соотношение p – n  · Капельная линия  · Остров стабильности  · Долина стабильности  · Стабильный нуклид
Радиоактивный распад
Альфа α  · Бета β  ( 2β , β + )  · Захват K / L  · Изомерный  ( Гамма γ  · Внутреннее преобразование )  · Спонтанное деление  · Распад кластера  · Эмиссия нейтронов  · Эмиссия протонов
Распад энергия  · Распад цепь  · Распад продукт  · Радиогенная нуклид
Ядерное деление
Спонтанное  · Продукты  ( разрушение пар )  · Фотоделение
Процессы захвата
электрон ( 2 × )  · нейтрон  ( s  · r )  · протон  ( p  · rp )
Высокоэнергетические процессы
Расщепление ( космическими лучами )  · Фотодезинтеграция
Нуклеосинтез и
ядерная астрофизика

Процессы ядерного синтеза : звездные  · Большой взрыв  · Нуклиды сверхновых
: изначальные  · космогенные  · искусственные
Ядерная физика высоких энергий
Кварк-глюонная плазма  · RHIC  · LHC
Ученые
Альварес  · Беккерель  · Бете  · А. Бор  · Н. Бор  · Чедвик  · Кокрофт  · Ир. Кюри  · о. Кюри  · Пи. Кюри  · Склодовская-Кюри  · Дэвиссон  · Ферми  · Хан  · Йенсен  · Лоуренс  · Майер  · Мейтнер  · Олифант  · Оппенгеймер  · Прока  · Перселл  · Раби  · Резерфорд  · Содди · Штрассманн  · Свинтецкий  · Сцилард  · Теллер  · Томсон  · Уолтон  · Вигнер
  • v
  • т
  • е

Атомное ядро образовано числом протонов, Z (The атомный номер ), и число нейтронов, N ( число нейтронов ), связаны друг с другом с помощью ядерных сил . Атомный номер определяет химические свойства атома, а номер нейтрона определяет изотоп или нуклид . [9] Термины изотоп и нуклид часто используются как синонимы., но они относятся к химическим и ядерным свойствам соответственно. Изотопы - это нуклиды с одним и тем же атомным номером, но с другим числом нейтронов. Нуклиды с одинаковым числом нейтронов, но разным атомным номером, называются изотонами . Атомный номер масс , , равен сумме атомных и нейтронных чисел. Нуклиды с одинаковыми атомными массовыми числами, но разными атомными и нейтронными числами называются изобарами .

Ядро из наиболее распространенного изотопа от атома водорода (с химическим символом 1 Н) является одиноким протоном. Ядра тяжелых изотопов водорода дейтерия (D или 2 H) и трития (T или 3 H) содержат один протон, связанный с одним и двумя нейтронами, соответственно. Все другие типы атомных ядер состоят из двух или более протонов и различного количества нейтронов. Например, самый распространенный нуклид обычного химического элемента свинца , 208 Pb, имеет 82 протона и 126 нейтронов. Таблица нуклидоввключает все известные нуклиды. Несмотря на то, что это не химический элемент, нейтрон включен в эту таблицу. [11]

Свободный нейтрон имеет массу 939 565 413,3 эВ / c 2 , или1.674 927 471 × 10 −27  кг , или1.008 664 915 88  шт . [4] Нейтрон имеет средний квадратный радиус около0,8 × 10 -15  м , или 0,8  фм , [12], и это фермион со спином 1/2 . [13] Нейтрон не имеет измеримого электрического заряда. Обладая положительным электрическим зарядом, протон находится под непосредственным влиянием электрических полей , тогда как на нейтрон электрические поля не действуют. Но у нейтрона есть магнитный момент , поэтому на нейтрон действуют магнитные поля . Магнитный момент нейтрона имеет отрицательное значение, поскольку его ориентация противоположна спину нейтрона. [14]

Свободный нейтрон нестабилен, распадаясь на протон, электрон и антинейтрино со средним временем жизни чуть менее 15 минут (879,6 ± 0,8 с ). [15] Этот радиоактивный распад , известный как бета-распад , возможен, потому что масса нейтрона немного больше, чем масса протона. Свободный протон стабилен. Однако нейтроны или протоны, связанные в ядре, могут быть стабильными или нестабильными, в зависимости от нуклида . Бета-распад, при котором нейтроны распадаются на протоны или наоборот, регулируется слабым взаимодействием и требует испускания или поглощения электронов и нейтрино или их античастиц.

Деление ядра, вызванное поглощением нейтрона ураном-235. Тяжелые нуклиды распадаются на более легкие компоненты и дополнительные нейтроны.

Протоны и нейтроны ведут себя почти одинаково под действием ядерной силы внутри ядра. Концепция изоспина , в которой протон и нейтрон рассматриваются как два квантовых состояния одной и той же частицы, используется для моделирования взаимодействия нуклонов ядерными или слабыми силами. Из-за силы ядерной силы на малых расстояниях энергия связи нуклонов более чем на семь порядков больше, чем электромагнитная энергия, связывающая электроны в атомах. Поэтому ядерные реакции (такие как деление ядер ) имеют плотность энергии , более чем в десять миллионов раз превышающую плотность энергии химических реакций . Из-за эквивалентности массы и энергии, энергии связи ядер уменьшают массу ядер. В конечном счете, способность ядерных сил накапливать энергию, возникающую в результате электромагнитного отталкивания ядерных компонентов, является основой большей части энергии, которая делает возможными ядерные реакторы или бомбы. При делении ядер поглощение нейтрона тяжелым нуклидом (например, ураном-235 ) приводит к тому, что нуклид становится нестабильным и распадается на легкие нуклиды и дополнительные нейтроны. Затем положительно заряженные легкие нуклиды отталкиваются, высвобождая потенциальную электромагнитную энергию .

Нейтрон классифицируется как адрон , потому что это составная частица, состоящая из кварков . Нейтрон также классифицируется как барион , потому что он состоит из трех валентных кварков . [16] Конечный размер нейтрона и его магнитный момент указывают на то, что нейтрон является составной , а не элементарной частицей. Нейтрон содержит две нижних кварки с платой - 1 / 3 е и один кварк с зарядом + 2 / 3 е .

Как и протоны, кварки нейтрона удерживаются вместе сильной силой , опосредованной глюонами . [17] Ядерное взаимодействие возникает в результате вторичных эффектов более фундаментального сильного взаимодействия .

Открытие [ править ]

Основная статья: Открытие нейтрона

История открытия нейтрона и его свойств занимает центральное место в выдающихся достижениях в атомной физике, произошедших в первой половине 20-го века, что в конечном итоге привело к созданию атомной бомбы в 1945 году. В модели Резерфорда 1911 года атом состоял из небольшое положительно заряженное массивное ядро, окруженное гораздо большим облаком отрицательно заряженных электронов. В 1920 году Резерфорд предположил, что ядро ​​состоит из положительных протонов и нейтрально заряженных частиц, предположил, что это протон и электрон, каким-то образом связанные. [18] Предполагалось, что электроны находятся внутри ядра, потому что было известно, что бета-излучение состоит из электронов, испускаемых ядром. [18] Резерфорд назвал эти незаряженные частицынейтроны , от латинского корня нейтралис (средний) и греческого суффикса -он (суффикс, используемый в названиях субатомных частиц, то есть электрона и протона ). [19] [20] Но упоминания слова нейтрон в связи с атомом можно найти в литературе еще в 1899 году. [21]

На протяжении 1920-х годов физики предполагали, что атомное ядро ​​состоит из протонов и «ядерных электронов» [22] [23], но были очевидные проблемы. Было трудно согласовать протон-электронную модель ядер с соотношением неопределенностей Гейзенберга квантовой механики. [24] [25] Парадокс Клейна , [26] обнаружен Oskar Klein в 1928 году, представлены далее квантовой механики возражения к понятию электрона ограниченного внутри ядра. [24]Наблюдаемые свойства атомов и молекул не соответствовали ядерному спину, ожидаемому из протон-электронной гипотезы. Оба протоны и электроны несут присущий спин ½  ħ . Изотопы одного и того же вида (т.е. имеющие одинаковое количество протонов) могут иметь как целочисленный, так и дробный спин, т.е. спин нейтрона также должен быть дробным (½  ħ ). Но нет способа расположить спины электрона и протона (предполагается, что они соединяются, образуя нейтрон), чтобы получить дробный спин нейтрона.

В 1931 году Вальтер Боте и Герберт Беккер обнаружили, что если альфа- излучение полония попадает на бериллий , бор или литий , образуется необычно проникающее излучение. На излучение не влияло электрическое поле, поэтому Боте и Беккер предположили, что это было гамма-излучение . [27] [28] В следующем году Ирен Жолио-Кюри и Фредерик Жолио-Кюри в Париже показали, что если это «гамма-излучение» попадет на парафин или любой другой водород,-содержащее соединение, оно выбрасывает протоны очень высокой энергии. [29] Ни Резерфорд, ни Джеймс Чедвик из Кавендишской лаборатории в Кембридже не были убеждены в интерпретации гамма-лучей. [30] Чедвик быстро провел серию экспериментов, которые показали, что новое излучение состоит из незаряженных частиц примерно такой же массы, как и протон. [7] [31] [32] Эти частицы были нейтронами. За это открытие Чедвик получил в 1935 году Нобелевскую премию по физике . [2]

Модели, изображающие уровни энергии ядра и электронов в атомах водорода, гелия, лития и неона. На самом деле диаметр ядра примерно в 100 000 раз меньше диаметра атома.

Модели атомного ядра, состоящего из протонов и нейтронов, были быстро разработаны Вернером Гейзенбергом [33] [34] [35] и другими. [36] [37] Протон-нейтронная модель объяснила загадку ядерных спинов. Происхождение бета-излучения было объяснено Энрико Ферми в 1934 году процессом бета-распада , в котором нейтрон распадается на протон, создавая электрон и (пока еще не открытое) нейтрино. [38] В 1935 году Чедвик и его докторант Морис Голдхабер сообщили о первом точном измерении массы нейтрона. [39] [40]

К 1934 году Ферми бомбардировал более тяжелые элементы нейтронами, чтобы вызвать радиоактивность в элементах с большим атомным номером. В 1938 году Ферми получил Нобелевскую премию по физике «за демонстрацию существования новых радиоактивных элементов, образующихся при нейтронном облучении, а также за соответствующее открытие ядерных реакций, вызываемых медленными нейтронами». [41] В 1938 году Отто Хан , Лиз Мейтнер и Фриц Штрассманн открыли ядерное деление , или фракционирование ядер урана на легкие элементы, вызванное нейтронной бомбардировкой. [42] [43] [44] В 1945 году Хан получил Нобелевскую премию по химии 1944 года.«За открытие деления тяжелых ядер атомов». [45] [46] [47] Открытие ядерного деления приведет к развитию ядерной энергетики и атомной бомбы к концу Второй мировой войны.

Бета-распад и стабильность ядра [ править ]

Поскольку у взаимодействующих протонов есть взаимное электромагнитное отталкивание , которое сильнее, чем их притягивающее ядерное взаимодействие , нейтроны являются необходимой составляющей любого атомного ядра, которое содержит более одного протона (см. Дипротон и соотношение нейтрон-протон ). [48] Нейтроны связываются с протонами и друг с другом в ядре посредством ядерной силы , эффективно ослабляя силы отталкивания между протонами и стабилизируя ядро.

Нейтроны и протоны, связанные в ядре, образуют квантово-механическую систему, в которой каждый нуклон связан в определенном иерархическом квантовом состоянии. Протоны могут распадаться на нейтроны или наоборот внутри ядра. Этот процесс, называемый бета-распадом , требует испускания электрона или позитрона и связанного с ним нейтрино . Эти испускаемые частицы уносят избыток энергии, когда нуклон падает из одного квантового состояния в состояние с более низкой энергией, в то время как протон (или нейтрон) превращается в нейтрон (или протон). Такие процессы распада могут происходить только в том случае, если это разрешено основными законами сохранения энергии и квантово-механическими ограничениями. От этих ограничений зависит стабильность ядер.

См. Также: Долина стабильности , стабильные изобары бета-распада и эмиссия нейтронов.

Распад свободного нейтрона [ править ]

Основная статья: Распад свободного нейтрона

Вне ядра, свободные нейтроны нестабильны и имеют среднюю продолжительность жизни в879,6 ± 0,8 с (около 14 минут 40 секунд); поэтому период полураспада для этого процесса (который отличается от среднего времени жизни в ln (2) = 0,693 раз ) равен610,1 ± 0,7 с (около 10 минут 10 секунд). [49] [50] Этот распад возможен только потому, что масса протона меньше массы нейтрона. По эквивалентности массы и энергии, когда нейтрон распадается на протон таким образом, он достигает более низкого энергетического состояния. Бета-распад нейтрона, описанный выше, можно обозначить радиоактивным распадом : [51]


п0
 →
п+
 +
е-
 +
ν
е

куда
п+
,
е-
, и
ν
еобозначают протон, электрон и электронный антинейтрино соответственно. Для свободного нейтрона энергия распада этого процесса (основанная на массах нейтрона, протона и электрона) составляет 0,782343 МэВ. Максимальная энергия бета-распада электрона (в процессе, когда нейтрино получает исчезающе малую кинетическую энергию) была измерена на уровне 0,782 ± 0,013 МэВ. [52] Последнее число недостаточно хорошо измерено, чтобы определить сравнительно крошечную массу покоя нейтрино (которая теоретически должна быть вычтена из максимальной кинетической энергии электрона), так как масса нейтрино ограничивается многими другими методами.

Небольшая часть (примерно один из 1000) свободных нейтронов распадается с теми же продуктами, но с добавлением дополнительной частицы в виде испускаемого гамма-луча:


п0
 →
п+
 +
е-
 +
ν
е +
γ

Этот гамма-луч можно рассматривать как «внутреннее тормозное излучение », которое возникает в результате электромагнитного взаимодействия испускаемой бета-частицы с протоном. Образование внутреннего тормозного гамма-излучения также является второстепенным признаком бета-распада связанных нейтронов (как обсуждается ниже).

Схематическое из ядра атома индикации
β-
излучение, испускание быстрого электрона из ядра (сопутствующий антинейтрино опущен). В модели ядра Резерфорда красные сферы были протонами с положительным зарядом, а синие сферы - протонами, прочно связанными с электроном без общего заряда.
На вставке показан бета-распад свободного нейтрона в его современном понимании; в этом процессе создаются электрон и антинейтрино.

Очень небольшая часть нейтронных распадов (около четырех на миллион) - это так называемые «двухчастичные (нейтронные) распады», в которых протон, электрон и антинейтрино образуются как обычно, но электрон не может получить необходимые 13,6 эВ. энергия , чтобы избежать протона ( энергия ионизации из водорода ), и поэтому просто остается связанным с ним, в качестве нейтрального атома водорода (один из «двух тел»). В этом типе распада свободного нейтрона почти вся энергия распада нейтрона уносится антинейтрино (другим «телом»). (Атом водорода отскакивает со скоростью примерно (энергия распада) / (энергия покоя водорода), умноженная на скорость света, или 250 км / с.)

Превращение свободного протона в нейтрон (плюс позитрон и нейтрино) энергетически невозможно, поскольку свободный нейтрон имеет большую массу, чем свободный протон. Но столкновение протона с электроном или нейтрино при высоких энергиях может привести к образованию нейтрона.

Связанный нейтронный распад [ править ]

Основная статья: Атомное ядро

В то время как свободный нейтрон имеет период полураспада около 10,2 мин, большинство нейтронов в ядрах стабильны. Согласно модели ядерной оболочки , протоны и нейтроны нуклида представляют собой квантово-механическую систему, организованную в дискретные энергетические уровни с уникальными квантовыми числами . Для распада нейтрона образовавшемуся протону требуется доступное состояние с меньшей энергией, чем исходное состояние нейтрона. В стабильных ядрах все возможные состояния с более низкой энергией заполнены, что означает, что каждое из них занято двумя протонами со спином вверх и вниз. Принцип исключения Паулипоэтому запрещает распад нейтрона на протон в стабильных ядрах. Ситуация аналогична электронам в атоме, где электроны имеют различные атомные орбитали и не могут распадаться на более низкие энергетические состояния с испусканием фотона в соответствии с принципом исключения.

Нейтроны в нестабильных ядрах могут распадаться бета-распадом, как описано выше. В этом случае для протона, образовавшегося в результате распада, доступно энергетически разрешенное квантовое состояние. Одним из примеров этого распада является углерод-14 (6 протонов, 8 нейтронов), который распадается до азота-14 (7 протонов, 7 нейтронов) с периодом полураспада около 5730 лет.

Внутри ядра протон может превратиться в нейтрон посредством обратного бета-распада , если для нейтрона доступно энергетически разрешенное квантовое состояние. Это преобразование происходит при испускании позитрона и электронного нейтрино:


п+
 →
п0
 +
е+
 +
ν
е

Превращение протона в нейтрон внутри ядра также возможно через захват электрона :


п+
 +
е-
 →
п0
 +
ν
е

Захват позитронов нейтронами в ядрах, которые содержат избыток нейтронов, также возможен, но затруднен, потому что позитроны отталкиваются положительным ядром и быстро аннигилируют при встрече с электронами.

Конкуренция типов бета-распада [ править ]

Три конкурирующих типа бета-распада иллюстрируются одним изотопом меди-64 (29 протонов, 35 нейтронов), период полураспада которого составляет около 12,7 часов. У этого изотопа один неспаренный протон и один неспаренный нейтрон, поэтому либо протон, либо нейтрон могут распадаться. Этот конкретный нуклид почти с равной вероятностью подвергнется распаду протона (за счет эмиссии позитронов , 18% или за счет захвата электронов , 43%) или нейтронного распада (за счет эмиссии электронов, 39%).

Распад нейтрона по физике элементарных частиц [ править ]

Диаграмма Фейнмана для бета - распада нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино через промежуточный тяжелый W - бозона

В теоретических рамках Стандартной модели физики элементарных частиц нейтрон состоит из двух нижних кварков и верхнего кварка. Единственно возможный способ распада нейтрона, который сохраняет барионное число, - это изменение аромата одного из кварков нейтрона из- за слабого взаимодействия . Распад одного из нижних кварков нейтрона в более легкий верхний кварк может быть достигнут за счет испускания W-бозона . Посредством этого процесса, описанного в Стандартной модели бета-распада, нейтрон распадается на протон (который содержит один нижний и два верхних кварка), электрон и электронный антинейтрино .

Диаграмма Фейнмана старшего порядка для
β+
 распад протона на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино через промежуточныйW+бозон .

Распад протона на нейтрон происходит аналогичным образом через электрослабую силу. Распад одного из верхних кварков протона на нижний кварк может быть осуществлен путем испускания W-бозона. Протон распадается на нейтрон, позитрон и электронное нейтрино. Эта реакция может происходить только внутри атомного ядра, которое имеет квантовое состояние с более низкой энергией, доступной для созданного нейтрона.

Внутренние свойства [ править ]

Масса [ править ]

Массу нейтрона нельзя напрямую определить масс-спектрометрией, поскольку он не имеет электрического заряда. Но поскольку массы протона и дейтрона могут быть измерены с помощью масс-спектрометра, массу нейтрона можно вычислить путем вычитания массы протона из массы дейтрона, с разницей в массе нейтрона и энергии связи дейтерия. (выражается как положительная излучаемая энергия). Последний можно непосредственно измерить, измерив энергию ( ) одиночногоГамма-фотон с энергией 0,7822 МэВ излучается, когда дейтрон образуется протоном, захватывающим нейтрон (это экзотермический процесс и происходит с нейтронами с нулевой энергией). Также необходимо учитывать небольшую кинетическую энергию отдачи ( ) дейтрона (около 0,06% от полной энергии).

Энергия гамма-излучения может быть измерена с высокой точностью методами дифракции рентгеновских лучей, как это было впервые сделано Беллом и Эллиотом в 1948 году. Лучшие современные (1986) значения массы нейтрона с помощью этого метода предоставлены Грином и др. . [53] Они дают массу нейтрона:

m нейтрон =1.008 644 904 (14)  ед.

Значение массы нейтрона в МэВ известно менее точно из-за меньшей точности известного преобразования u в МэВ: [54]

m нейтрон =939.565 63 (28)  МэВ / c 2 .

Другой метод определения массы нейтрона начинается с бета-распада нейтрона, когда измеряются импульсы образовавшихся протона и электрона.

Электрический заряд [ править ]

Полный электрический заряд нейтрона равен 0  е . Это нулевое значение было проверено экспериментально, и существующий экспериментальный предел для заряда нейтрона составляет−2 (8) × 10 −22  e , [5] или-3 (13) × 10 -41  С . Это значение соответствует нулю, учитывая экспериментальные погрешности (указаны в скобках). Для сравнения: заряд протона равен+1  эл .

Магнитный момент [ править ]

Основная статья: Магнитный момент нейтрона

Несмотря на то, что нейтрон является нейтральной частицей, магнитный момент нейтрона не равен нулю. На нейтрон не действуют электрические поля, но на него действуют магнитные поля. Магнитный момент нейтрона указывает на его кварковую субструктуру и распределение внутреннего заряда. [55] Значение магнитного момента нейтрона было впервые непосредственно измерено Луисом Альваресом и Феликсом Блохом в Беркли, Калифорния , в 1940 году. [56] Альварес и Блох определили, что магнитный момент нейтрона равен μ n =−1.93 (2)  μ N , где μ N - ядерный магнетон .

В кварковой модели для адронов нейтрон состоит из одного верхнего кварка (заряд +2/3  e ) и двух нижних кварков (заряд -1/3  e ). [55] Магнитный момент нейтрона можно смоделировать как сумму магнитных моментов составляющих кварков. [57] Расчет предполагает, что кварки ведут себя как точечные дираковские частицы, каждая из которых имеет свой магнитный момент. Упрощенно, магнитный момент нейтрона можно рассматривать как результат векторной суммы трех магнитных моментов кварков плюс орбитальные магнитные моменты, вызванные движением трех заряженных кварков внутри нейтрона.

В одном из первых успехов Стандартной модели в 1964 году Мирза А.Б. Бег, Бенджамин В. Ли и Абрахам Пайс теоретически вычислили отношение магнитных моментов протона к нейтрону, равное −3/2, что согласуется с экспериментальным значением с точностью до 3. %. [58] [59] [60] Измеренное значение этого отношения:−1,459 898 05 (34) . [4] Противоречие квантово-механической основы этого расчета с принципом исключения Паули привело к открытию цветового заряда кварков Оскаром Гринбергом в 1964 году. [58]

Вышеупомянутый подход сравнивает нейтроны с протонами, позволяя вычесть сложное поведение кварков между моделями и просто исследуя, каковы будут эффекты различных зарядов кварков (или типа кварков). Таких вычислений достаточно, чтобы показать, что внутренняя часть нейтронов очень похожа на внутреннюю часть протонов, за исключением разницы в составе кварков с нижним кварком в нейтроне, заменяющим верхний кварк в протоне.

Магнитный момент нейтрона можно грубо вычислить, приняв простую нерелятивистскую квантово-механическую волновую функцию для барионов, состоящих из трех кварков. Прямой расчет дает довольно точные оценки магнитных моментов нейтронов, протонов и других барионов. [57] Для нейтрона конечным результатом этого расчета является то, что магнитный момент нейтрона определяется выражением μ n = 4/3 μ d - 1/3 μ u , где μ d и μ u- магнитные моменты для нижнего и верхнего кварков соответственно. Этот результат объединяет собственные магнитные моменты кварков с их орбитальными магнитными моментами и предполагает, что три кварка находятся в конкретном доминирующем квантовом состоянии.

БарионМагнитный момент
кварковой модели		Вычислено
( )		Наблюдается
( )
п4/3 мк u - 1/3 мк d2,792,793
п4/3 μ d - 1/3 μ U-1,86-1,913

Результаты этого расчета обнадеживают, но массы верхних или нижних кварков были приняты равными 1/3 массы нуклона. [57] На самом деле масса кварков составляет всего около 1% массы нуклона. [61] Несоответствие проистекает из сложности Стандартной модели для нуклонов, где большая часть их массы происходит из глюонных полей, виртуальных частиц и связанной с ними энергии, которые являются существенными аспектами сильного взаимодействия . [61] [62] Кроме того, сложная система кварков и глюонов, составляющих нейтрон, требует релятивистского подхода. [63] Но магнитный момент нуклона был успешно вычислен численно изпервые принципы , включая все упомянутые эффекты и использование более реалистичных значений масс кварков. Расчет дал результаты, вполне согласующиеся с результатами измерения, но потребовал значительных вычислительных ресурсов. [64] [65]

Спин [ править ]

Нейтрон представляет собой частицу со спином 1/2, то есть это фермион с собственным угловым моментом, равным 1/2 ħ , где ħ - приведенная постоянная Планка . В течение многих лет после открытия нейтрона его точный спин был неоднозначным. Хотя предполагалось, что это частица Дирака со спином 1/2 , возможность того, что нейтрон был частицей со спином 3/2, сохранялась. Взаимодействие магнитного момента нейтрона с внешним магнитным полем было использовано, чтобы окончательно определить спин нейтрона. [66] В 1949 году Хьюз и Берги измерили нейтроны, отраженные от ферромагнитного зеркала, и обнаружили, что угловое распределение отражений соответствует спину 1/2. [67]В 1954 году Шервуд, Стефенсон и Бернштейн использовали нейтроны в эксперименте Штерна-Герлаха , в котором для разделения спиновых состояний нейтронов использовалось магнитное поле. Они зарегистрировали два таких спиновых состояния, соответствующих частице со спином 1/2. [66] [68]

Как фермион, нейтрон подчиняется принципу исключения Паули ; два нейтрона не могут иметь одинаковые квантовые числа. Это источник давления вырождения, которое делает возможными нейтронные звезды .

Смотрите также: дельта-барион

Структура и геометрия распределения заряда [ править ]

В статье, опубликованной в 2007 году с независимым от модели анализом, сделан вывод, что нейтрон имеет отрицательно заряженную внешнюю поверхность, положительно заряженную середину и отрицательное ядро. [69] В упрощенном классическом представлении отрицательная «кожа» нейтрона помогает ему притягиваться к протонам, с которыми он взаимодействует в ядре; но основное притяжение между нейтронами и протонами происходит через ядерное взаимодействие , которое не связано с электрическим зарядом.

Упрощенный классический взгляд на распределение заряда нейтрона также «объясняет» тот факт, что магнитный диполь нейтрона направлен в противоположном направлении от вектора его спинового момента импульса (по сравнению с протоном). По сути, это придает нейтрону магнитный момент, который напоминает отрицательно заряженную частицу. Классически это может быть согласовано с нейтральным нейтроном, состоящим из распределения заряда, в котором отрицательные части нейтрона имеют больший средний радиус распределения и, следовательно, вносят больший вклад в магнитный дипольный момент частицы, чем положительные части, которые являются , в среднем, ближе к ядру.

Электрический дипольный момент [ править ]

Основная статья: Электрический дипольный момент нейтрона

Стандартная модель физики элементарных частиц предсказывает крошечное разделение положительного и отрицательного заряда внутри нейтрона , ведущей к постоянному электрический дипольный момент . [70] Но предсказанное значение намного ниже нынешней чувствительности экспериментов. Из нескольких нерешенных загадок физики элементарных частиц ясно, что Стандартная модель не является окончательным и полным описанием всех частиц и их взаимодействий. Новые теории, выходящие за рамки Стандартной модели, обычно приводят к гораздо более крупным предсказаниям электрического дипольного момента нейтрона. В настоящее время проводится как минимум четыре эксперимента, в которых впервые пытаются измерить конечный электрический дипольный момент нейтрона, в том числе:

  • Эксперимент по криогенному нейтронному EDM проводится в Институте Лауэ – Ланжевена [71]
  • Эксперимент nEDM строится на новом источнике УХН в Институте Пауля Шеррера [72]
  • На источнике нейтронов расщепления предполагается проведение эксперимента nEDM [73] [74]
  • Эксперимент nEDM строится в Институте Лауэ – Ланжевена [75]

Антинейтрон [ править ]

Основная статья: Антинейтрон

Антинейтрон - это античастица нейтрона. Он был открыт Брюсом Корком в 1956 году, через год после открытия антипротона . CPT-симметрия накладывает сильные ограничения на относительные свойства частиц и античастиц, поэтому изучение антинейтронов обеспечивает строгие проверки CPT-симметрии. Дробная разница масс нейтрона и антинейтрона равна(9 ± 6) × 10 −5 . Поскольку разница составляет всего два стандартных отклонения от нуля, это не дает убедительных доказательств нарушения CPT. [49]

Нейтронные соединения [ править ]

Динейтроны и тетранейтроны [ править ]

Основные статьи: динейтронные и тетранейтрон

Существование стабильных кластеров из 4 нейтронов, или тетранейтронов , было выдвинуто группой под руководством Франсиско-Мигеля Маркеса из Лаборатории ядерной физики CNRS на основании наблюдений за распадом ядер бериллия- 14. Это особенно интересно, потому что современная теория предполагает, что эти кластеры не должны быть стабильными.

В феврале 2016 года японский физик Сусуму Шимура из Токийского университета и его коллеги сообщили, что они впервые наблюдали предполагаемые тетранейтроны экспериментально. [76] Ядерные физики всего мира говорят, что это открытие, если оно будет подтверждено, станет важной вехой в области ядерной физики и, безусловно, углубит наше понимание ядерных сил. [77] [78]

Динейтрон еще одна гипотетическая частица. В 2012 году Артемис Спайро из Университета штата Мичиган и его коллеги сообщили, что они впервые наблюдали эмиссию динейтрона при распаде 16 Be. О динейтронном характере свидетельствует малый угол вылета между двумя нейтронами. Авторы измерили энергию разделения двух нейтронов, равную 1,35 (10) МэВ, что хорошо согласуется с расчетами оболочечной модели с использованием стандартных взаимодействий для этой области масс. [79]

Нейтрониевые и нейтронные звезды [ править ]

Основные статьи: нейтроний и нейтронная звезда

Считается, что при чрезвычайно высоких давлениях и температурах нуклоны и электроны коллапсируют в объемную нейтронную материю, называемую нейтронием . Предполагается, что это происходит с нейтронными звездами .

Чрезвычайное давление внутри нейтронной звезды может деформировать нейтроны до кубической симметрии, позволяя более плотно упаковывать нейтроны. [80]

Обнаружение [ править ]

Основная статья: Обнаружение нейтронов

Обычные средства обнаружения заряженной частицы путем поиска следа ионизации (например, в камере Вильсона ) не работают напрямую для нейтронов. Нейтроны, которые упруго рассеиваются на атомах, могут образовывать ионизационный трек, который можно обнаружить, но эксперименты не так просты; Чаще используются другие средства обнаружения нейтронов, заключающиеся в их взаимодействии с атомными ядрами. Таким образом, обычно используемые методы обнаружения нейтронов можно разделить на категории в соответствии с используемыми ядерными процессами, в основном это захват нейтронов или упругое рассеяние . [81]

Обнаружение нейтронов путем захвата нейтронов [ править ]

Обычный метод обнаружения нейтронов включает преобразование энергии, выделяющейся в реакциях захвата нейтронов, в электрические сигналы. Некоторые нуклиды имеют высокий нейтронный захват поперечное сечение , которое является вероятность поглощения нейтрона. При захвате нейтронов составное ядро ​​испускает более легко обнаруживаемое излучение, например альфа-частицу, которая затем обнаруживается. Нуклиды3
Он
, 6
Ли
, 10
B
, 233
U
, 235
U
, 237
Np
, и 239
Пу
 полезны для этого.

Обнаружение нейтронов методом упругого рассеяния [ править ]

Нейтроны могут упруго рассеиваться от ядер, вызывая отдачу пораженного ядра. Кинематически нейтрон может передать больше энергии легкому ядру, такому как водород или гелий, чем более тяжелому ядру. Детекторы, основанные на упругом рассеянии, называются детекторами быстрых нейтронов. Ядра отдачи могут ионизировать и возбуждать другие атомы посредством столкновений. Полученный таким образом заряд и / или сцинтилляционный свет можно собрать для получения детектируемого сигнала. Основная проблема при обнаружении быстрых нейтронов - отличить такие сигналы от ошибочных сигналов, создаваемых гамма-излучением в том же детекторе. Такие методы, как различение формы импульса, могут использоваться для различения нейтронных сигналов от сигналов гамма-излучения, хотя были разработаны некоторые детекторы на основе неорганических сцинтилляторов [82] [83] селективное обнаружение нейтронов в полях смешанного излучения без каких-либо дополнительных методов.

Детекторы быстрых нейтронов имеют то преимущество, что не требуют замедлителя и, следовательно, способны измерять энергию нейтрона, время прибытия и, в некоторых случаях, направление падения.

Источники и производство [ править ]

Основные статьи: источник нейтронов , нейтронный генератор и исследовательский реактор

Свободные нейтроны нестабильны, хотя у них самый длительный период полураспада из всех нестабильных субатомных частиц на несколько порядков. Их период полураспада составляет всего около 10 минут, поэтому их можно получить только из источников, которые производят их непрерывно.

Естественный нейтронный фон. Небольшой естественный фоновый поток свободных нейтронов существует повсюду на Земле. В атмосфере и в глубине океана «нейтронный фон» создается мюонами, производимыми космическими лучами.взаимодействие с атмосферой. Эти высокоэнергетические мюоны способны проникать на значительные глубины в воду и почву. Там, при поражении атомных ядер, среди других реакций они вызывают реакции расщепления, в которых нейтрон высвобождается из ядра. В земной коре вторым источником являются нейтроны, образующиеся в основном в результате спонтанного деления урана и тория, присутствующих в минералах земной коры. Нейтронный фон недостаточно силен, чтобы представлять биологическую опасность, но он важен для детекторов частиц с очень высоким разрешением, которые ищут очень редкие события, такие как (предположительно) взаимодействия, которые могут быть вызваны частицами темной материи . [10] Недавние исследования показали, что даже грозы могут производить нейтроны с энергией до нескольких десятков МэВ.[84] Недавние исследования показали, что флюенс этих нейтронов составляет от 10 -9 до 10 -13 на мс и на м 2 в зависимости от высоты обнаружения. Энергия большинства этих нейтронов, даже при начальной энергии 20 МэВ, уменьшается до диапазона кэВ в течение 1 мс. [85]

Еще более сильное нейтронное фоновое излучение образуется на поверхности Марса, где атмосфера достаточно толстая, чтобы генерировать нейтроны от образования мюонов космических лучей и расщепления нейтронов, но недостаточно толстая, чтобы обеспечить значительную защиту от образовавшихся нейтронов. Эти нейтроны не только создают опасность нейтронного излучения на поверхности Марса из-за прямого нисходящего нейтронного излучения, но также могут создавать значительную опасность из-за отражения нейтронов от поверхности Марса, что приведет к возникновению отраженного нейтронного излучения, проникающего вверх в марсианский корабль или среду обитания с моря. этаж. [86]

Источники нейтронов для исследования. К ним относятся определенные типы радиоактивного распада ( спонтанное деление и испускание нейтронов ), а также определенные ядерные реакции . Удобные ядерные реакции включают в себя реакции на столе, такие как естественная альфа- и гамма-бомбардировка определенных нуклидов, часто бериллия или дейтерия, и индуцированное ядерное деление , такое как происходит в ядерных реакторах. Кроме того, высокоэнергетические ядерные реакции (такие как ливни космической радиации или столкновения ускорителей) также производят нейтроны в результате распада ядер-мишеней. Небольшие (настольные) ускорители частиц, оптимизированные для получения свободных нейтронов таким образом, называютсянейтронные генераторы .

На практике наиболее часто используемые небольшие лабораторные источники нейтронов используют радиоактивный распад для производства нейтронов. Один отмеченный радиоизотоп , вырабатывающий нейтроны , калифорний- 252, распадается (период полураспада 2,65 года) в результате спонтанного деления в 3% случаев с образованием 3,7 нейтронов за одно деление и используется отдельно в качестве источника нейтронов в результате этого процесса. Источники ядерных реакций (которые включают два материала), питаемые от радиоизотопов, используют источник альфа-распада плюс бериллиевую мишень, или же источник высокоэнергетического гамма-излучения от источника, который подвергается бета-распаду с последующим гамма-распадом , который производит фотонейтроны.о взаимодействии высокоэнергетического гамма-излучения с обычным стабильным бериллием или с дейтерием в тяжелой воде . Популярным источником последнего типа является радиоактивная сурьма-124 плюс бериллий, система с периодом полураспада 60,9 дней, которую можно построить из природной сурьмы (которая составляет 42,8% стабильной сурьмы-123), активируя ее нейтронами в ядерный реактор, а затем транспортируется туда, где необходим источник нейтронов. [87]

Institut Laue-Langevin (ILL) в Гренобле, Франция - крупный центр нейтронных исследований.

Реакторы ядерного деления, естественно, производят свободные нейтроны; их роль - поддерживать цепную реакцию, производящую энергию . Интенсивное нейтронное излучение также может быть использовано для производства различных радиоизотопов в процессе нейтронной активации , которая представляет собой тип захвата нейтронов .

Экспериментальные термоядерные реакторы производят свободные нейтроны как отходы. Но именно нейтроны обладают большей частью энергии, и преобразование этой энергии в полезную форму оказалось сложной инженерной задачей. Термоядерные реакторы , которые генерируют нейтроны могут создать радиоактивные отходы, но отходы состоят из нейтронов активированные легких изотопов, которые имеют относительно короткие (50-100 лет) периоды спада по сравнению с обычными периодами полураспада 10000 лет [88] для отходы деления, которые имеют длительный срок, в первую очередь из-за длительного периода полураспада альфа-излучающих трансурановых актинидов. [89]

Нейтронные пучки и модификация пучков после производства [ править ]

Свободные нейтронные пучки получаются от нейтронных источников путем переноса нейтронов . Чтобы получить доступ к интенсивным источникам нейтронов, исследователи должны обратиться в специализированную нейтронную установку, которая управляет исследовательским реактором или источником откола .

Отсутствие у нейтрона полного электрического заряда затрудняет управление им или их ускорение. Заряженные частицы могут ускоряться, замедляться или отклоняться электрическими или магнитными полями . Эти методы мало влияют на нейтроны. Но некоторые эффекты могут быть достигнуты при использовании неоднородных магнитных полей из- за магнитного момента нейтрона . Нейтронами можно управлять с помощью методов, которые включают замедление , отражение и выбор скорости . Тепловые нейтроны могут быть поляризованы путем прохождения через магнитные материалы методом, аналогичным эффекту Фарадея для фотонов.. Холодные нейтроны с длинами волн 6–7 ангстрем могут быть получены в пучках с высокой степенью поляризации с помощью магнитных зеркал и намагниченных интерференционных фильтров. [90]

Приложения [ править ]

Наука с нейтронами
Фонды
  • Температура нейтронов
  • Поток  · Радиация  · Транспорт
  • Поперечное сечение  · Поглощение  · Активация
Рассеяние нейтронов
  • Нейтронная дифракция
    • Малоугловое рассеяние нейтронов
    • ГИСАНЫ
    • Рефлектометрия
  • Неупругое рассеяние нейтронов
    • Трехосевой спектрометр
    • Времяпролетный спектрометр
    • Спектрометр обратного рассеяния
    • Спектрометр спинового эха
Другие приложения
  • Нейтронная томография
  • Анализ активации  · Оперативный анализ гамма-активации
  • Фундаментальные исследования с нейтронами : Ультрахолодные нейтроны  · Интерферометрия.
  • Быстрая нейтронная терапия
  • Нейтронно-захватная терапия
Инфраструктура
  • Источники нейтронов : Исследовательский реактор  · Расщепление  · Замедлитель нейтронов.
  • Нейтронная оптика : Отражатель  · Проводник  · Суперзеркало  · Поляризатор
  • Обнаружение
Нейтронные объекты
  • Америка: HFIR  · LANSCE  · NIST CNR - SNS
  • Австралия: OPAL
  • Азия: J-PARC  · HANARO
  • Европа: BER II  · FRM II  · ILL  · Источник нейтронов и мюонов ISIS  · ОИЯИ  · LLB  · PINS  · SINQ
  • Исторический: IPNS  · HFBR
  • В стадии строительства: ESS
  • v
  • т
  • е

Нейтрон играет важную роль во многих ядерных реакциях. Например, захват нейтронов часто приводит к активации нейтронов , вызывая радиоактивность . В частности, знание нейтронов и их поведения сыграло важную роль при разработке ядерных реакторов и ядерного оружия . Делящееся элементов , таких как уран-235 и плутоний-239 обусловлено их поглощением нейтронов.

Излучение холодных , тепловых и горячих нейтронов обычно используется в установках по рассеянию нейтронов , где оно используется аналогично рентгеновскому излучению для анализа конденсированного состояния . Нейтроны дополняют последние с точки зрения атомных контрастов различными сечениями рассеяния; чувствительность к магнетизму; диапазон энергий для неупругой нейтронной спектроскопии; и глубокое проникновение в материю.

Разработка «нейтронных линз», основанных на полном внутреннем отражении внутри полых стеклянных капиллярных трубок или на отражении от алюминиевых пластин с углублениями, стимулировала продолжающиеся исследования в области нейтронной микроскопии и нейтронной / гамма-томографии. [91] [92] [93]

Основное применение нейтронов - возбуждение запаздывающих и мгновенных гамма-лучей от элементов в материалах. Это составляет основу нейтронно-активационного анализа (NAA) и мгновенного активационного гамма-нейтронного анализа (PGNAA). NAA чаще всего используется для анализа небольших образцов материалов в ядерном реакторе, в то время как PGNAA чаще всего используется для анализа подземных пород вокруг скважин и промышленных сыпучих материалов на конвейерных лентах.

Еще одно применение нейтронных излучателей - обнаружение легких ядер, в частности водорода, содержащегося в молекулах воды. Когда быстрый нейтрон сталкивается с легким ядром, он теряет большую часть своей энергии. Измеряя скорость, с которой медленные нейтроны возвращаются в зонд после отражения от ядер водорода, нейтронный зонд может определить содержание воды в почве.

Медицинская терапия [ править ]

Основные статьи: Терапия быстрыми нейтронами и нейтронно-захватная терапия рака

Поскольку нейтронное излучение проникающее и ионизирующее, оно может быть использовано для лечения. Однако нейтронное излучение может иметь нежелательный побочный эффект, оставляя пораженный участок радиоактивным. Поэтому нейтронная томография не является жизнеспособным медицинским приложением.

В терапии быстрыми нейтронами для лечения рака используются нейтроны высокой энергии, обычно превышающие 20 МэВ. Лучевая терапия рака основана на биологической реакции клеток на ионизирующее излучение. Если излучение доставляется небольшими сеансами для повреждения раковых участков, нормальные ткани успевают восстановиться, а опухолевые клетки часто не могут. [94] Нейтронное излучение может доставлять энергию в злокачественную область со скоростью, на порядок большей, чем гамма-излучение . [95]

Пучки нейтронов низкой энергии используются в терапии с захватом бора для лечения рака. При терапии с захватом бора пациенту дают лекарство, которое содержит бор и который предпочтительно накапливается в опухоли, на которую она направлена. Затем опухоль бомбардируется нейтронами очень низкой энергии (хотя часто более высокой, чем тепловая энергия), которые захватываются изотопом бора-10 в боре, что создает возбужденное состояние бора-11, который затем распадается с образованием лития-7 и альфа - частицы , которые имеют достаточную энергию , чтобы убить злокачественную клетку, но недостаточный диапазон , чтобы повредить соседние клетки. Чтобы такую ​​терапию можно было применять для лечения рака, необходим источник нейтронов с интенсивностью порядка миллиарда (10 9) нейтронов в секунду на см 2 является предпочтительным. Такие потоки требуют исследовательского ядерного реактора.

Защита [ править ]

Воздействие свободных нейтронов может быть опасным, поскольку взаимодействие нейтронов с молекулами в организме может вызвать разрушение молекул и атомов , а также может вызвать реакции, которые вызывают другие формы излучения (например, протоны). Применяются обычные меры радиационной защиты: избегать облучения, держаться как можно дальше от источника и сводить время воздействия к минимуму. Но особое внимание следует уделить тому, как защитить себя от воздействия нейтронов. Для других типов излучения, например, альфа-частиц , бета-частиц или гамма-лучей , материал с высоким атомным номером и высокой плотностью обеспечивает хорошее экранирование; часто вестииспользуется. Однако этот подход не работает с нейтронами, поскольку поглощение нейтронов не увеличивается напрямую с атомным номером, как это происходит с альфа-, бета- и гамма-излучением. Вместо этого нужно посмотреть на конкретные взаимодействия нейтронов с веществом (см. Раздел об обнаружении выше). Например, богатые водородом материалы часто используются для защиты от нейтронов, поскольку обычный водород и рассеивает, и замедляет нейтроны. Это часто означает, что простые бетонные блоки или даже наполненные парафином пластиковые блоки обеспечивают лучшую защиту от нейтронов, чем гораздо более плотные материалы. После замедления нейтроны могут быть поглощены изотопом, который имеет высокое сродство к медленным нейтронам, не вызывая вторичного захватывающего излучения, такого как литий-6.

Обычная вода, богатая водородом, влияет на поглощение нейтронов в ядерных реакторах деления : обычно нейтроны настолько сильно поглощаются обычной водой, что требуется обогащение топлива делящимся изотопом. [ Разъяснение необходимости ] дейтерия в тяжелой воде имеет очень низкое сродство для поглощения нейтронов , чем делает Protium (нормальный свет водород). Следовательно, дейтерий используется в реакторах типа CANDU , чтобы замедлить ( умереть ) скорость нейтронов, чтобы увеличить вероятность ядерного деления по сравнению с захватом нейтронов .

Температура нейтронов [ править ]

Основная статья: Температура нейтронов

Тепловые нейтроны [ править ]

Тепловые нейтроны - это свободные нейтроны , энергии которых имеют распределение Максвелла – Больцмана с kT = 0,0253  эВ (4.0 × 10 −21  Дж ) при комнатной температуре. Это дает характеристическую (не среднюю и не среднюю) скорость 2,2 км / с. Название «термический» происходит от того, что их энергия - это энергия газа или материала комнатной температуры, через которые они проникают. (см. кинетическую теорию для энергий и скоростей молекул). После ряда столкновений (часто в диапазоне 10–20) с ядрами нейтроны попадают на этот энергетический уровень, если они не поглощаются.

Во многих веществах реакции с тепловыми нейтронами показывают гораздо большее эффективное сечение, чем реакции с участием более быстрых нейтронов, и поэтому тепловые нейтроны могут легче (т.е. с большей вероятностью) поглощаться любыми атомными ядрами, с которыми они сталкиваются, создавая более тяжелые - и часто нестабильный - изотоп из химического элемента в качестве результата.

В большинстве реакторов деления используется замедлитель нейтронов для замедления или термализации нейтронов, испускаемых ядерным делением, чтобы их было легче захватить, вызывая дальнейшее деление. Другие, называемые реакторами на быстрых нейтронах, напрямую используют нейтроны энергии деления.

Холодные нейтроны [ править ]

Холодные нейтроны - это тепловые нейтроны, уравновешенные в очень холодном веществе, таком как жидкий дейтерий . Такой источник холода помещается в замедлитель исследовательского реактора или источник скола. Холодные нейтроны особенно ценны для экспериментов по рассеянию нейтронов . [96]

Источник холодных нейтронов, дающий нейтроны примерно с температурой жидкого водорода

Ультрахолодные нейтроны [ править ]

Ультрахолодные нейтроны образуются в результате неупругого рассеяния холодных нейтронов в веществах с низким сечением поглощения нейтронов при температуре в несколько градусов Кельвина, таких как твердый дейтерий [97] или сверхтекучий гелий . [98] Альтернативным методом производства является механическое замедление холодных нейтронов с использованием доплеровского сдвига. [99] [100]

Нейтроны энергии деления [ править ]

Основная статья: Ядерное деление

На быстрых нейтронах является свободный нейтрон с кинетической уровня энергии , близкой к1  МэВ (1,6 × 10 −13  Дж ), следовательно, скорость ~14 000  км / с (~ 5% скорости света). Их называют энергией деления или быстрыми нейтронами, чтобы отличить их от тепловых нейтронов с более низкой энергией и нейтронов высокой энергии, образующихся в космических ливнях или ускорителях. Быстрые нейтроны производятся ядерными процессами, такими как ядерное деление . Нейтроны, образующиеся при делении, как отмечалось выше, имеют распределение Максвелла – Больцмана по кинетической энергии от 0 до ~ 14 МэВ, среднюю энергию 2 МэВ (для нейтронов деления 235 U) и режим всего 0,75 МэВ, что означает, что более половины из них не квалифицируются как быстрые (и, следовательно, почти не имеют шансов инициировать деление в фертильных материалах, например, 238 U и 232 Th).

Быстрые нейтроны можно превратить в тепловые нейтроны с помощью процесса, называемого замедлением. Это делается с помощью замедлителя нейтронов . В реакторах для смягчения нейтронов обычно используется тяжелая вода , легкая вода или графит .

Термоядерные нейтроны [ править ]

Скорость реакции синтеза быстро увеличивается с температурой до максимума, а затем постепенно снижается. Скорость D – T достигает пика при более низкой температуре (около 70 кэВ, или 800 миллионов кельвинов) и при более высоком значении, чем другие реакции, обычно рассматриваемые для энергии термоядерного синтеза.
Дополнительная информация: Ядерный синтез § Критерии и кандидаты для земных реакций

Д-Т ( дейтерий - тритий ) синтез является реакцией синтеза , которая производит самые энергичные нейтроны, с 14,1  МАМИ от кинетической энергии и движения на 17% от скорости света . D – T-синтез также является самой простой реакцией синтеза для воспламенения, достигающей почти пиковых скоростей, даже когда ядра дейтерия и трития имеют кинетическую энергию в тысячную раз меньше, чем 14,1 МэВ, которые будут произведены.

Нейтроны с энергией 14,1 МэВ имеют примерно в 10 раз больше энергии, чем нейтроны деления, и очень эффективны при делении даже неделящихся тяжелых ядер , и эти высокоэнергетические деления производят в среднем больше нейтронов, чем деления нейтронами с более низкой энергией. Это делает термоядерные источники нейтронов D – T, такие как предлагаемые энергетические реакторы токамак, полезными для трансмутации трансурановых отходов. Нейтроны с энергией 14,1 МэВ также могут производить нейтроны, выбивая их из ядер .

С другой стороны, у этих нейтронов очень высоких энергий меньше шансов просто захватить, не вызвав деления или расщепления . По этим причинам в конструкции ядерного оружия широко используются нейтроны D – T-синтеза с энергией 14,1 МэВ, чтобы вызвать большее деление . Нейтроны термоядерного синтеза могут вызывать деление в обычно неделящихся материалах, таких как обедненный уран (уран-238), и эти материалы использовались в оболочках термоядерного оружия . Нейтроны термоядерного синтеза также могут вызывать деление веществ, которые непригодны или трудны для превращения в бомбы первичного деления, таких как плутоний реакторного качества.. Таким образом, этот физический факт заставляет обычные материалы, не относящиеся к оружию, вызывать озабоченность в некоторых дискуссиях и договорах о ядерном распространении .

Другие реакции синтеза производят гораздо менее энергичные нейтроны. D – D синтез производит нейтрон с энергией 2,45 МэВ и гелий-3 половину времени и производит тритий и протон, но не нейтрон в остальное время. Синтез D– 3 Не дает нейтронов.

Нейтроны промежуточных энергий [ править ]

Трансмутационный поток в легководном реакторе , который является реактором теплового спектра

Нейтрон энергии деления, который замедлился, но еще не достиг тепловой энергии, называется эпитепловым нейтроном.

Поперечное сечение как для захвата и деления реакций часто имеют несколько резонансных пиков при определенных энергиях в диапазоне эпитермальная энергии. Они имеют меньшее значение в реакторе на быстром нейтронах , где большинство нейтронов поглощаются прежде , чем замедление в этот диапазон, или в хорошо замедлитель теплового реактора , где надтепловой нейтроны взаимодействуют в основном с ядрами замедлителя, а не с или делящимся или плодородными актинидными нуклидами. Но в реакторе с частичным замедлителем с большим количеством взаимодействий надтепловых нейтронов с ядрами тяжелых металлов есть большие возможности для переходных изменений вреактивность, которая может затруднить управление реактором.

Отношения между реакциями захвата и реакциями деления также хуже (больше захватов без деления) в большинстве ядерных топлив, таких как плутоний-239 , что делает реакторы эпитеплового спектра, использующие эти виды топлива, менее желательными, поскольку улавливают не только отходы захваченного нейтрона, но и обычно приводят к в нуклиде, который не расщепляется тепловыми или надтепловыми нейтронами, но все же может делиться быстрыми нейтронами. Исключением является уран-233 из ториевого цикла , который имеет хорошие отношения захвата-деления на всех энергий нейтронов.

Нейтроны высоких энергий [ править ]

Нейтроны высоких энергий обладают гораздо большей энергией, чем нейтроны с энергией деления, и генерируются как вторичные частицы ускорителями частиц или в атмосфере из космических лучей . Эти нейтроны высокой энергии чрезвычайно эффективны при ионизации и с гораздо большей вероятностью вызывают гибель клеток, чем рентгеновские лучи или протоны. [101] [102]

См. Также [ править ]

  • Ионизирующего излучения
  • Изотоп
  • Список частиц
  • Магнитный момент нейтрона
  • Нейтронное излучение и шкала излучения Зиверта
  • Нейтроний
  • Ядерная реакция
  • Нуклеосинтез
    • Нуклеосинтез нейтронного захвата
    • R-процесс
    • S-процесс
  • Тепловой реактор

Источники нейтронов [ править ]

  • Генератор нейтронов
  • Источник нейтронов

Процессы с участием нейтронов [ править ]

  • Нейтронная бомба
  • Нейтронная дифракция
  • Нейтронный поток
  • Нейтронный транспорт
  • Космогенное датирование радионуклидов

Ссылки [ править ]

  1. ^ Эрнест Резерфорд . Chemed.chem.purdue.edu. Проверено 16 августа 2012.
  2. ^ a b Нобелевская премия по физике 1935 года . Nobelprize.org. Проверено 16 августа 2012.
  3. ^ a b «Рекомендуемые значения CODATA 2018» https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html
  4. ^ Б с д е е Mohr, PJ; Тейлор, Б.Н. и Ньюэлл, Д.Б. (2014), «Рекомендуемые значения фундаментальных физических констант CODATA за 2014 год» (веб-версия 7.0). База данных была разработана Дж. Бейкером, М. Дума и С. Коточиговой. (2014). Национальный институт стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд 20899.
  5. ^ a b Оливковое, KA; (Группа данных по частицам); и другие. (2014). «Обзор физики элементарных частиц» (PDF) . Китайская физика C . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Bibcode : 2014ChPhC..38i0001O . DOI : 10.1088 / 1674-1137 / 38/9/090001 . PMID 10020536 .  
  6. ^ Томас, AW; Weise, W. (2001), Структура нуклона , Wiley-WCH, Берлин, ISBN 978-3-527-40297-7
  7. ^ a b Чедвик, Джеймс (1932). «Возможное существование нейтрона» . Природа . 129 (3252): 312. Bibcode : 1932Natur.129Q.312C . DOI : 10.1038 / 129312a0 . S2CID 4076465 . 
  8. Перейти ↑ Hahn, O. & Strassmann, F. (1939). "Uber den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle" [Об обнаружении и характеристиках щелочноземельных металлов, образующихся при облучении урана нейтронами]. Die Naturwissenschaften . 27 (1): 11–15. Bibcode : 1939NW ..... 27 ... 11H . DOI : 10.1007 / BF01488241 . S2CID 5920336 . 
  9. ^ a b c Гласстон, Сэмюэл; Долан, Филип Дж., Ред. (1977), Эффекты ядерного оружия (3-е изд.), Департамент обороны и энергетики США, Управление исследований и разработок, Типография правительства США, ISBN 978-1-60322-016-3
  10. ^ а б Карсон, MJ; и другие. (2004). «Нейтронный фон в крупномасштабных детекторах ксенона для поиска темной материи». Физика астрономических частиц . 21 (6): 667–687. arXiv : hep-ex / 0404042 . Bibcode : 2004APh .... 21..667C . DOI : 10.1016 / j.astropartphys.2004.05.001 . S2CID 17887096 . 
  11. ^ Нудат 2 . Nndc.bnl.gov. Проверено 4 декабря 2010.
  12. ^ Повх, Б .; Rith, K .; Scholz, C .; Цетше, Ф. (2002). Частицы и ядра: введение в физические концепции . Берлин: Springer-Verlag. п. 73. ISBN 978-3-540-43823-6.
  13. ^ Basdevant, J.-L .; Rich, J .; Спиро, М. (2005). Основы ядерной физики . Springer . п. 155. ISBN 978-0-387-01672-6.
  14. ^ Типлер, Пол Аллен; Ллевеллин, Ральф А. (2002). Современная физика (4-е изд.). Макмиллан . п. 310. ISBN 978-0-7167-4345-3.
  15. ^ Ошибка цитирования: указанная ссылкаhttps://pdglive.lbl.gov/DataBlock.action?node=S017Tбыла вызвана, но не была определена (см. Страницу справки ).
  16. Перейти ↑ Adair, RK (1989). Великий замысел: частицы, поля и творение . Издательство Оксфордского университета . п. 214. Bibcode : 1988gdpf.book ..... .
  17. ^ Коттингем, WN; Гринвуд, Д.А. (1986). Введение в ядерную физику . Издательство Кембриджского университета . ISBN 9780521657334.
  18. ^ a b Резерфорд, Э. (1920). «Ядерная конституция атомов» . Труды Королевского общества А . 97 (686): 374–400. Bibcode : 1920RSPSA..97..374R . DOI : 10.1098 / RSPA.1920.0040 .
  19. ^ Паули, Вольфганг; Германн, А .; Meyenn, Kv; Вайскопфф, В. Ф. (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Вольфганг Паули . Источники по истории математики и физических наук. 6 . С. 105–144. DOI : 10.1007 / 978-3-540-78801-0_3 . ISBN 978-3-540-13609-5.
  20. ^ Хендри, Джон, изд. (1984). Кембриджская физика в тридцатые годы . Бристоль: Адам Хильгер. ISBN 978-0852747612.
  21. Перейти ↑ Feather, N. (1960). «История нейтронов и ядер. Часть 1». Современная физика . 1 (3): 191–203. Bibcode : 1960ConPh ... 1..191F . DOI : 10.1080 / 00107516008202611 .
  22. ^ Браун, Лори М. (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23–28. Bibcode : 1978PhT .... 31i..23B . DOI : 10.1063 / 1.2995181 .
  23. ↑ Friedlander G., Kennedy JW и Miller JM (1964) Ядерная и радиохимия (2-е издание), Wiley, стр. 22–23 и 38–39
  24. ^ a b Stuewer, Роджер Х. (1985). «Нильс Бор и ядерная физика» . На французском языке AP; Кеннеди, П.Дж. (ред.). Нильс Бор: столетний том . Издательство Гарвардского университета. С.  197–220 . ISBN 978-0674624160.
  25. Перейти ↑ Pais, Abraham (1986). Внутренняя граница . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. п. 299 . ISBN 978-0198519973.
  26. Перейти ↑ Klein, O. (1929). "Die Reflexion von Elektronen an einem Potentialsprung nach der relativistischen Dynamik von Dirac". Zeitschrift für Physik . 53 (3–4): 157–165. Bibcode : 1929ZPhy ... 53..157K . DOI : 10.1007 / BF01339716 . S2CID 121771000 . 
  27. ^ Bothe, W .; Беккер, Х. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Искусственное возбуждение ядерного γ-излучения]. Zeitschrift für Physik . 66 (5–6): 289–306. Bibcode : 1930ZPhy ... 66..289B . DOI : 10.1007 / BF01390908 . S2CID 122888356 . 
  28. ^ Беккер, H .; Боте, W. (1932). «Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen» [Γ-лучи, возбужденные в боре и бериллии]. Zeitschrift für Physik . 76 (7–8): 421–438. Bibcode : 1932ZPhy ... 76..421B . DOI : 10.1007 / BF01336726 . S2CID 121188471 . 
  29. Перейти ↑ Joliot-Curie, Irène & Joliot, Frédéric (1932). "Emission de protons de grande vitesse par les субстанции hydrogénées sous l'influence des Rayons γ très pénétrants" [Эмиссия высокоскоростных протонов гидрогенизированными веществами под действием очень проникающих γ-лучей]. Comptes Rendus . 194 : 273.
  30. ^ Браун, Эндрю (1997). Нейтрон и бомба: биография сэра Джеймса Чедвика . Издательство Оксфордского университета . ISBN 978-0-19-853992-6.
  31. ^ «На волне физики: Резерфорд в Кембридже, 1919–1937» . Ядерный мир Резерфорда . Американский институт физики. 2011–2014 гг . Проверено 19 августа 2014 .
  32. ^ Чедвик, Дж. (1933). "Бейкерская лекция. Нейтрон" . Труды Королевского общества А . 142 (846): 1–25. Bibcode : 1933RSPSA.142 .... 1C . DOI : 10.1098 / rspa.1933.0152 .
  33. ^ Гейзенберг, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik . 77 (1–2): 1–11. Bibcode : 1932ZPhy ... 77 .... 1H . DOI : 10.1007 / BF01342433 . S2CID 186218053 . 
  34. ^ Гейзенберг, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. II". Zeitschrift für Physik . 78 (3–4): 156–164. Bibcode : 1932ZPhy ... 78..156H . DOI : 10.1007 / BF01337585 . S2CID 186221789 . 
  35. ^ Гейзенберг, W. (1933). "Über den Bau der Atomkerne. III". Zeitschrift für Physik . 80 (9–10): 587–596. Bibcode : 1933ZPhy ... 80..587H . DOI : 10.1007 / BF01335696 . S2CID 126422047 . 
  36. ^ Иваненко, Д. (1932). «Нейтронная гипотеза». Природа . 129 (3265): 798. Bibcode : 1932Natur.129..798I . DOI : 10.1038 / 129798d0 . S2CID 4096734 . 
  37. ^ Миллер А.И. (1995) Early Квантовая электродинамика: из первоисточников , Cambridge University Press, Cambridge, ISBN 0521568919 , стр 84-88.. 
  38. ^ Уилсон, Фред Л. (1968). "Теория бета-распада Ферми". Американский журнал физики . 36 (12): 1150–1160. Bibcode : 1968AmJPh..36.1150W . DOI : 10.1119 / 1.1974382 .
  39. ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1934). «Ядерный фотоэффект: разрушение диплома гамма-лучами» . Природа . 134 (3381): 237–238. Bibcode : 1934Natur.134..237C . DOI : 10.1038 / 134237a0 . S2CID 4137231 . 
  40. ^ Chadwick, J .; Гольдхабер, М. (1935). «Ядерный фотоэлектрический эффект» . Труды Королевского общества Лондона . 151 (873): 479–493. Bibcode : 1935RSPSA.151..479C . DOI : 10.1098 / rspa.1935.0162 .
  41. ^ Купер, Дэн (1999). Энрико Ферми: И революции в современной физике . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-511762-2. OCLC  39508200 .
  42. Перейти ↑ Hahn, O. (1958). «Открытие деления». Scientific American . 198 (2): 76–84. Bibcode : 1958SciAm.198b..76H . DOI : 10.1038 / Scientificamerican0258-76 .
  43. ^ Райф, Патрисия (1999). Лиз Мейтнер и рассвет ядерного века . Базель, Швейцария: Birkhäuser. ISBN 978-0-8176-3732-3.
  44. ^ Hahn, O .; Штрассманн, Ф. (10 февраля 1939 г.). «Доказательство образования активных изотопов бария из урана и тория, облученных нейтронами; доказательство существования более активных фрагментов, полученных при делении урана». Die Naturwissenschaften . 27 (6): 89–95. Bibcode : 1939NW ..... 27 ... 89H . DOI : 10.1007 / BF01488988 . S2CID 33512939 . 
  45. ^ "Нобелевская премия по химии 1944" . Нобелевский фонд . Проверено 17 декабря 2007 .
  46. ^ Бернштейн, Джереми (2001). Урановый клуб Гитлера: секретные записи в Farm Hall . Нью-Йорк: Коперник. п. 281 . ISBN 978-0-387-95089-1.
  47. ^ «Нобелевская премия по химии 1944: презентационная речь» . Нобелевский фонд . Проверено 3 января 2008 .
  48. ^ Открытие нейтронов сэром Джеймсом Чедвиком . ANS Nuclear Cafe. Проверено 16 августа 2012.
  49. ^ a b Накамура, K (2010). «Обзор физики элементарных частиц» . Журнал Physics G . 37 (7A): 1–708. Bibcode : 2010JPhG ... 37g5021N . DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 37 / 7A / 075021 . PMID 10020536 .  PDF с частичным обновлением 2011 г. для издания 2012 г. Точное значение среднего времени жизни все еще не определено из-за противоречивых результатов экспериментов. Группа данных о частицах сообщает значения с интервалом до шести секунд (более четырех стандартных отклонений), комментируя, что «наши обзоры 2006, 2008 и 2010 годов остались на уровне 885,7 ± 0,8 с; но мы отметили, что в свете SEREBROV 05 наше значение должно быть считается подозрительным, пока дальнейшие эксперименты не прояснили ситуацию. Со времени нашего обзора 2010 года PICHLMAIER 10 получил средний срок службы 880,7 ± 1,8 с, что ближе к значению SEREBROV 05, чем к нашему среднему значению. И SEREBROV 10B [...] утверждает их значения следует уменьшить примерно на 6 с, чтобы привести их в соответствие с двумя более низкими значениями, но эти переоценки не получили восторженного отклика от экспериментаторов;и в любом случае Группе данных о частицах придется ждать опубликованных изменений (этими экспериментаторами) опубликованных значений. На данный момент мы не можем придумать ничего лучше, чем усреднить семь лучших, но несовместимых измерений, получив 881,5 ± 1,5 с. Обратите внимание, что ошибка включает масштабный коэффициент 2,7. Это скачок на 4,2 старых (и 2,8 новых) стандартных отклонения. Такое положение дел особенно неприятно, потому что так важна ценность. Мы снова призываем экспериментаторов прояснить это ".Такое положение дел особенно неприятно, потому что так важна ценность. Мы снова призываем экспериментаторов прояснить это ".Такое положение дел особенно неприятно, потому что так важна ценность. Мы снова призываем экспериментаторов прояснить это ".
  50. ^ Танабаши, М. (2018). «Обзор физики элементарных частиц» . Physical Review D . 54 (1): 1653. DOI : 10,1103 / physrevd.54.1 . PMID 10020536 . 
  51. ^ Таблица сводных данных по группам частиц по барионам . lbl.gov (2007). Проверено 16 августа 2012.
  52. ^ Основные идеи и концепции в ядерной физике: вводный подход, третье издание; K. Heyde Taylor & Francis 2004. ISBN печати 978-0-7503-0980-6 , 978-1-4200-5494-1 . DOI : 10.1201 / 9781420054941 . полный текст 
  53. ^ Грин, GL; и другие. (1986). «Новое определение энергии связи дейтрона и массы нейтрона». Письма с физическим обзором . 56 (8): 819–822. Bibcode : 1986PhRvL..56..819G . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.56.819 . PMID 10033294 . 
  54. ^ Бирн, J. Нейтроны, Ядро, и материя , Dover Publications, Минеол, НьюЙорк, 2011, ISBN 0486482383 , стр. 18-19 
  55. ^ a b Gell, Y .; Лихтенберг, ДБ (1969). «Кварковая модель и магнитные моменты протона и нейтрона». Il Nuovo Cimento . Series 10. 61 (1): 27–40. Bibcode : 1969NCimA..61 ... 27G . DOI : 10.1007 / BF02760010 . S2CID 123822660 . 
  56. ^ Альварес, LW; Блох, Ф. (1940). «Количественное определение магнитного момента нейтрона в абсолютных ядерных магнетонах». Физический обзор . 57 (2): 111–122. Bibcode : 1940PhRv ... 57..111A . DOI : 10.1103 / Physrev.57.111 .
  57. ^ a b c Перкинс, Дональд Х. (1982). Введение в физику высоких энергий . Эддисон Уэсли, Рединг, Массачусетс. С.  201–202 . ISBN 978-0-201-05757-7.
  58. ^ a b Гринберг, О. В. (2009), «Степень свободы цветного заряда в физике элементарных частиц», Сборник квантовой физики , Springer Berlin Heidelberg, стр. 109–111, arXiv : 0805.0289 , doi : 10.1007 / 978-3-540- 70626-7_32 , ISBN 978-3-540-70622-9, S2CID  17512393
  59. ^ Бег, МАБ; Ли, Б.В.; Пайс, А. (1964). «SU (6) и электромагнитные взаимодействия». Письма с физическим обзором . 13 (16): 514–517, ошибка 650. Bibcode : 1964PhRvL..13..514B . DOI : 10.1103 / physrevlett.13.514 .
  60. ^ Сакита, Б. (1964). «Электромагнитные свойства барионов в супермультиплетной схеме элементарных частиц». Письма с физическим обзором . 13 (21): 643–646. Bibcode : 1964PhRvL..13..643S . DOI : 10.1103 / physrevlett.13.643 .
  61. ^ a b Чо, Адриан (2 апреля 2010 г.). "Масса обычного кварка, наконец, прибита" . Наука . Американская ассоциация развития науки . Проверено 27 сентября 2014 года .
  62. Перейти ↑ Wilczek, F. (2003). «Происхождение массы» (PDF) . Ежегодник физики Массачусетского технологического института : 24–35 . Проверено 8 мая 2015 года .
  63. ^ Цзи, Сяндун (1995). «КХД-анализ массовой структуры нуклона». Письма с физическим обзором . 74 (7): 1071–1074. arXiv : hep-ph / 9410274 . Bibcode : 1995PhRvL..74.1071J . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.74.1071 . PMID 10058927 . S2CID 15148740 .  
  64. ^ Мартинелли, G .; Parisi, G .; Petronzio, R .; Рапуано, Ф. (1982). «Магнитные моменты протона и нейтрона в решеточной КХД» (PDF) . Физика Письма Б . 116 (6): 434–436. Bibcode : 1982PhLB..116..434M . DOI : 10.1016 / 0370-2693 (82) 90162-9 .
  65. ^ Кинкейд, Кэти (2 февраля 2015). «Определение магнитных моментов ядерной материи» . Phys.org . Проверено 8 мая 2015 года .
  66. ^ а б Дж. Бирн (2011). Нейтроны, ядра и материя: исследование физики медленных нейтронов . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications. С. 28–31. ISBN 978-0486482385.
  67. ^ Хьюз, диджей; Burgy, MT (1949). «Отражение и поляризация нейтронов намагниченными зеркалами» (PDF) . Физический обзор . 76 (9): 1413–1414. Bibcode : 1949PhRv ... 76.1413H . DOI : 10.1103 / PhysRev.76.1413 .
  68. ^ Шервуд, JE; Стивенсон, TE; Бернштейн, С. (1954). «Эксперимент Штерна-Герлаха на поляризованных нейтронах». Физический обзор . 96 (6): 1546–1548. Bibcode : 1954PhRv ... 96.1546S . DOI : 10.1103 / PhysRev.96.1546 .
  69. Перейти ↑ Miller, GA (2007). «Плотности заряда нейтрона и протона». Письма с физическим обзором . 99 (11): 112001. arXiv : 0705.2409 . Bibcode : 2007PhRvL..99k2001M . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.99.112001 . PMID 17930428 . S2CID 119120565 .  
  70. ^ "Грушевидные частицы исследуют тайну большого взрыва" (пресс-релиз). Университет Сассекса . 20 февраля 2006 . Проверено 14 декабря 2009 .
  71. ↑ Криогенный эксперимент по поиску EDM нейтрона. Архивировано 16 февраля 2012 г. на Wayback Machine . Hepwww.rl.ac.uk. Проверено 16 августа 2012.
  72. ^ Поиск электрического дипольного момента нейтрона: nEDM . Nedm.web.psi.ch (12 сентября 2001 г.). Проверено 16 августа 2012.
  73. ^ Открытая страница эксперимента US nEDM ORNL . Проверено 8 февраля 2017.
  74. ^ Эксперимент SNS Neutron EDM, заархивированный 10 февраля 2011 г., на Wayback Machine . P25ext.lanl.gov. Проверено 16 августа 2012.
  75. ^ Измерение электрического дипольного момента нейтрона . Nrd.pnpi.spb.ru. Проверено 16 августа 2012.
  76. ^ Кисамори, К .; и другие. (2016). «Кандидат в резонансное состояние тетранейтрона, заселенное реакцией He4 (He8, Be8)». Письма с физическим обзором . 116 (5): 052501. Bibcode : 2016PhRvL.116e2501K . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.116.052501 . PMID 26894705 . 
  77. ^ "Физики находят признаки четырехнейтронного ядра" . 2016-02-24.
  78. ^ Орр, Найджел (2016-02-03). "Может ли танго четырех нейтронов?" . Физика . 9 : 14. Bibcode : 2016PhyOJ ... 9 ... 14O . DOI : 10.1103 / Physics.9.14 .
  79. ^ Spyrou, A .; и другие. (2012). «Первое наблюдение за распадом динейтрона в основном состоянии: 16Be» . Письма с физическим обзором . 108 (10): 102501. Bibcode : 2012PhRvL.108j2501S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.108.102501 . PMID 22463404 . 
  80. ^ Льянес-Эстрада, Фелипе Дж .; Морено Наварро, Гаспар (2012). «Кубические нейтроны». Современная физика Буква A . 27 (6): 1250033–1–1250033–7. arXiv : 1108.1859 . Bibcode : 2012MPLA ... 2750033L . DOI : 10.1142 / S0217732312500332 . S2CID 118407306 . 
  81. Перейти ↑ Knoll, Glenn F. (1979). «Глава 14» . Обнаружение и измерение радиации . Джон Вили и сыновья. ISBN 978-0471495451.
  82. ^ Ghosh, P .; W. Fu; MJ Harrison; П.К. Дойл; Н.С. Эдвардс; Дж. А. Робертс; DS McGregor (2018). «Высокоэффективный, малослойный детектор быстрых нейтронов с малым еренковским покрытием для годоскопа TREAT» . Ядерные приборы и методы в физике: а . 904 : 100–106. Bibcode : 2018NIMPA.904..100G . DOI : 10.1016 / j.nima.2018.07.035 .
  83. ^ Ghosh, P .; DM Nichols; W. Fu; Дж. А. Робертс; DS МакГрегор (2020). "Подавление гамма-излучения микрослоистым детектором быстрых нейтронов, связанным с SiPM". Симпозиум IEEE по ядерной науке и конференция по медицинской визуализации (NSS / MIC) 2019 г . : 1–3. DOI : 10.1109 / NSS / MIC42101.2019.9059869 . ISBN 978-1-7281-4164-0. S2CID  204877955 .
  84. ^ Köhn, C .; Эберт, У. (2015). «Расчет пучков позитронов, нейтронов и протонов, связанных с земными гамма-вспышками» (PDF) . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 23 (4): 1620–1635. Bibcode : 2015JGRD..120.1620K . DOI : 10.1002 / 2014JD022229 .
  85. ^ Köhn, C .; Диниз, Г .; Хараке, Мухсин (2017). «Механизмы производства лептонов, фотонов и адронов и их возможная обратная связь, близкая к лидерам молний» . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 122 (2): 1365–1383. Bibcode : 2017JGRD..122.1365K . DOI : 10.1002 / 2016JD025445 . PMC 5349290 . PMID 28357174 .  
  86. ^ Clowdsley, MS; Уилсон, JW; Ким, MH; Singleterry, RC; Трипати, РК; Хайнбокель, JH; Бадави, Ф. Ф.; Шинн, JL (2001). «Нейтронная среда на поверхности Марса» (PDF) . Physica Medica . 17 (Дополнение 1): 94–96. PMID 11770546 . Архивировано из оригинального (PDF) 25 февраля 2005 г.  
  87. ^ Бирн, Дж. Нейтроны, ядра и материя , Dover Publications, Mineola, New York, 2011, ISBN 0486482383 , стр. 32–33. 
  88. ^ "Изотопы и Учебное пособие по радиоактивности" .
  89. ^ Наука / Природа | Q&A: Ядерный термоядерный реактор . BBC News (06.02.2006). Проверено 4 декабря 2010.
  90. ^ Бирн, Дж. Нейтроны, ядра и материя , Dover Publications, Mineola, New York, 2011, ISBN 0486482383 , стр. 453. 
  91. ^ Кумахов, МА; Шаров, В.А. (1992). «Нейтронная линза». Природа . 357 (6377): 390–391. Bibcode : 1992Natur.357..390K . DOI : 10.1038 / 357390a0 . S2CID 37062511 . 
  92. ^ Physorg.com, «Новый способ« видеть »:« нейтронный микроскоп »» . Physorg.com (30 июля 2004 г.). Проверено 16 августа 2012.
  93. ^ «НАСА разрабатывает самородок для поиска жизни в космосе» . NASA.gov (30 ноября 2007 г.). Проверено 16 августа 2012.
  94. ^ Холл EJ (2000). Радиобиология для радиолога . Липпинкотт Уильямс и Уилкинс; 5-е издание
  95. ^ Johns HE и Cunningham JR (1978). Физика радиологии . Чарльз Томас 3-е издание
  96. ^ [email protected] (17 апреля 2017 г.). «Чем полезны нейтроны» . NIST . Проверено 21 января 2021 .
  97. ^ B. Lauss (май 2012). «Пуск мощного источника ультрахолодных нейтронов в Институте Пауля Шеррера». Сверхтонкое взаимодействие . 211 (1): 21–25. arXiv : 1202.6003 . Bibcode : 2012HyInt.211 ... 21L . DOI : 10.1007 / s10751-012-0578-7 . S2CID 119164071 . 
  98. ↑ Р. Голуб и Дж. М. Пендлбери (1977). «Взаимодействие ультрахолодных нейтронов (УХН) с жидким гелием и сверхтепловым источником УХН». Phys. Lett. . 62 (5): 337–339. Bibcode : 1977PhLA ... 62..337G . DOI : 10.1016 / 0375-9601 (77) 90434-0 .
  99. ^ А. Штейерл; Х. Нагель; F.-X. Шрайбер; К.-А. Steinhauser; Р. Гелер; В. Глэзер; П. Аджерон; JM Astruc; В. Дрексель; Дж. Жерве и В. Мампе (1986). «Новый источник холодных и ультрахолодных нейтронов». Phys. Lett. . 116 (7): 347–352. Bibcode : 1986PhLA..116..347S . DOI : 10.1016 / 0375-9601 (86) 90587-6 .
  100. ^ Стефан Дёге; Юрген Хингерл и Кристоф Моркель (февраль 2020 г.). "Измеренные спектры скорости и плотности нейтронов в портах пучка ультрахолодных нейтронов PF2 в Институте Лауэ – Ланжевена" . Nucl. Instrum. Meth. . 953 : 163112. arXiv : 2001.04538 . Bibcode : 2020NIMPA.95363112D . DOI : 10.1016 / j.nima.2019.163112 . S2CID 209942845 . 
  101. ↑ Freeman, Tami (23 мая 2008 г.). «Обращение к вторичным нейтронам» . Интернет по медицинской физике. Архивировано из оригинала на 2010-12-20 . Проверено 8 февраля 2011 .
  102. ^ Heilbronn, L .; Накамура, Т; Ивата, Y; Куросава, Т; Ивасе, Н; Таунсенд, LW (2005). «Развернуть + Обзор производства вторичных нейтронов, связанных с защитой в космосе» . Дозиметрия радиационной защиты . 116 (1–4): 140–143. DOI : 10.1093 / RPD / nci033 . PMID 16604615 . 

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Джеймс Бирн, Нейтроны, ядра и материя: исследование физики медленных нейтронов . Минеола, Нью-Йорк: Dover Publications, 2011. ISBN 0486482383 . 
  • Абрахам Пайс , внутренняя граница , Оксфорд: издательство Оксфордского университета, 1986. ISBN 0198519974 . 
  • Син-Итиро Томонага , История спина , The University of Chicago Press, 1997
  • Хервиг Шоппер , Слабые взаимодействия и ядерный бета-распад , Издательство, Северная Голландия. Co., 1966.
  • Аннотированная библиография по нейтронам из цифровой библиотеки по ядерным вопросам Алсос