Нейтрон Основные характеристики нейтроновБольшая Советская Энциклопедия. Статьи для написания рефератов, курсовых работ, научные статьи, биографии, очерки, аннотации, описания.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Основные характеристики нейтронов Масса. Наиболее точно определяемой величиной является разность масс Нейтрон и протона: mn — mр= (1,29344 ± 0,00007) Мэв, измеренная по энергетическому балансу различных ядерных реакций. Из сопоставления этой величины с массой протона получается (в энергетических единицах) mn = (939,5527 ± 0,0052) Мэв; это соответствует mn» 1,6·10-24г, или mn» 1840 mе, где mе — масса электрона. Спин и статистика. Значение 1/2 для спина Нейтрон подтверждается большой совокупностью фактов. Непосредственно спин был измерен в опытах по расщеплению пучка очень медленных Нейтрон в неоднородном магнитном поле. В общем случае пучок должен расщепиться на 2J + 1 отдельных пучков, где J — спин Нейтрон В опыте наблюдалось расщепление на 2 пучка, откуда следует, что J = 1/2. Как частица с полуцелым спином, Нейтрон подчиняется Ферми — Дирака статистике (является фермионом); независимо это было установлено на основе экспериментальных данных по строению атомных ядер (см. Ядерные оболочки). Электрический заряд нейтронаQ = 0. Прямые измерения Q по отклонению пучка Нейтрон в сильном электрическом поле показывают, что, по крайней мере, Q < 10-17e, где е — элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2·10-22е. Другие квантовые числа нейтрона. По своим свойствам Нейтрон очень близок протону: n и р имеют почти равные массы, один и тот же спин, способны взаимно превращаться друг в друга, например в процессах бета-распада; они одинаковым образом проявляют себя в процессах, вызванных сильным взаимодействие, в частности ядерные силы, действующие между парами р—р, n—p и n—n, одинаковы (если частицы находятся соответственно в одинаковых состояниях). Такое глубокое сходство позволяет рассматривать Нейтрон и протон как одну частицу — нуклон, которая может находиться в двух разных состояниях, отличающихся электрическим зарядом Q. Нуклон в состоянии с Q = + 1 есть протон, с Q = 0 — Нейтрон Соответственно, нуклону приписывается (по аналогии с обычным спином) некоторая внутренняя характеристика — изотонический спин I, равный 1/2, «проекция» которого может принимать (согласно общим правилам квантовой механики) 2I + 1 = 2 значения: + 1/2 и —1/2. Т. о., n и р образуют изотопический дублет (см. Изотопическая инвариантность): нуклон в состоянии с проекцией изотопического спина на ось квантования + 1/2 является протоном, а с проекцией —1/2 — Нейтрон Как компоненты изотопического дублета, Нейтрон и протон, согласно современной систематике элементарных частиц, имеют одинаковые квантовые числа: барионный заряд В =+ 1, лептонный заряд L = 0,странность S = 0 и положительную внутреннюю чётность. Изотопический дублет нуклонов входит в состав более широкой группы «похожих» частиц — так называемый октет барионов с J = 1/2, В = 1 и положительной внутренней чётностью; помимо n и р в эту группу входят L-, S±-, S0-, X--, X0гипероны, отличающиеся от n и р странностью (см. Элементарные частицы). Магнитный дипольный момент нейтрона, определённый из экспериментов по ядерному магнитному резонансу, равен: mn = — (1,91315 ± 0,00007) mя, где mя=5,05×10-24эрг/гс — ядерный магнетон. Частица со спином 1/2, описываемая Дирака уравнением, должна обладать магнитным моментом, равным одному магнетону, если она заряжена, и нулевым, если не заряжена. Наличие магнитного момента у Нейтрон, так же как аномальная величина магнитного момента протона (mр = 2,79mя), указывает на то, что эти частицы имеют сложную внутреннюю структуру, т. е. внутри них существуют электрические токи, создающие дополнительный «аномальный» магнитный момент протона 1,79mя и приблизительно равный ему по величине и противоположный по знаку магнитный момент Нейтрон (—1,9mя) (см. ниже). Электрический дипольный момент. С теоретической точки зрения, электрический дипольный момент d любой элементарной частицы должен быть равен нулю, если взаимодействия элементарных частиц инвариантны относительно обращения времени (Т-инвариантность). Поиски электрического дипольного момента у элементарных частиц являются одной из проверок этого фундаментального положения теории, и из всех элементарных частиц, Нейтрон — наиболее удобная частица для таких поисков. Опыты по методу магнитного резонанса на пучке холодных Нейтрон показали, что dn < 10-23см·e. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью Т-инвариантны. Нейтрон (англ. neutron, от лат. neuter — ни тот, ни другой; символ n), нейтральная (не обладающая электрическим зарядом) элементарная частица со спином 1/2 (в единицах постоянной Планка ) и массой, незначительно превышающей массу протона. Из протонов и Н. построены все ядра атомные. Магнитный момент Н. равен примерно двум ядерным магнетонам и отрицателен, т. е. направлен противоположно механическому, спиновому, моменту количества движения. Н. относятся к классу сильно взаимодействующих частиц (адронов) и входят в группу барионов, т. е. обладают особой внутренней характеристикой — барионным зарядом, равным, как и у протона (р), + 1. Н. были открыты в 1932 английским физиком Дж. Чедвиком, который установил, что обнаруженное немецкими физиками В. Боте и Г. Бекером проникающее излучение, возникающее при бомбардировке атомных ядер (в частности, бериллия) a-частицами, состоит из незаряженных частиц с массой, близкой к массе протона. Н. устойчивы только в составе стабильных атомных ядер. Свободный Н. — нестабильная частица, распадающаяся на протон, электрон (е-) и электронное антинейтрино : среднее время жизни Н. t» 16 мин. В веществе свободные Н. существуют ещё меньше (в плотных веществах единицы — сотни мксек) вследствие их сильного поглощения ядрами. Поэтому свободные Н. возникают в природе или получаются в лаборатории только в результате ядерных реакций (см. Нейтронные источники). В свою очередь, свободный Н. способен взаимодействовать с атомными ядрами, вплоть до самых тяжёлых; исчезая, Н. вызывает ту или иную ядерную реакцию, из которых особое значение имеет деление тяжёлых ядер, а также радиационный захват Н., приводящий в ряде случаев к образованию радиоактивных изотопов. Большая эффективность Н. в осуществлении ядерных реакций, своеобразие взаимодействия с веществом совсем медленных Н. (резонансные эффекты, дифракционное рассеяние в кристаллах и т.п.) делают Н. исключительно важным орудием исследования в ядерной физике и физике твёрдого тела. В практических приложениях Н. играют ключевую роль в ядерной энергетике производстве трансурановых элементов и радиоактивных изотопов (искусственная радиоактивность), а также широко используются в химическом анализе (активационный анализ) и в геологической разведке (нейтронный каротаж). В зависимости от энергии Н. принята их условная классификация: ультрахолодные Н. (до 10-7эв), очень холодные (10-7—10-4 эв), холодные (10-4—5×10-3эв), тепловые (5×10-3—0,5 эв), резонансные (0,5—104 эв), промежуточные (104—105эв), быстрые (105—108 эв), высокоэнергичные (108—1010эв) и релятивистские (³ 1010 эв); все Н. с энергией до 105эв объединяют общим названием медленные нейтроны. О методах регистрации Н. см. Нейтронные детекторы. Основные характеристики нейтроновВзаимодействия нейтронов Нейтроны во Вселенной и околоземном пространстве |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|