نوترون

نوترون
	ساختار کوارکی نوترون
ذره	۲ کوارک پایین + ۱ کوارک بالا
آمار	فرمیون
نیروهای بنیادی	نیروی هسته‌ای ضعیف، نیروی هسته‌ای قوی، نیروی گرانش
نماد	n
ذرات زیراتمی	کوارک بالا و کوارک پایین
پادذره	پادنوترون
کشف	جیمز چادویک[1]
جرم	۱٫۶۷۴ ۹۲۷ ۲۹(۲۸) × ۱۰−۲۷kg; ۹۳۹٫۵۶۵ ۵۶۰(۸۱) الکترون‌ولت/c²; ۱٫۰۰۸۶۶۵ u
واپاشی به	پروتون، الکترون، نوترینو
بار الکتریکی	۰ C
اسپین	½

نوترون (به انگلیسی: Neutron) (با نشان ${\ce {n^0}}$ ) یکی از ذرات هسته‌ای اتم با بار الکتریکی خنثی و جرم مطلق ^۲۷- ۱۰ × ۱٬۶۷۴۸۲ کیلوگرم و جرم نسبی ۱٬۰۰۸۶۶۵۴۱ است و به همراه پروتون، جرم اتم را تشکیل می‌دهند. تمامی اتم‌ها (به جز هیدروژن معمولی یا پروتونیوم) در هسته‌ی خود نوترون دارند. نوترون از یک کوارک بالا و دو کوارک پایین ساخته شده است.[2]

جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ این ذره را، که رادرفورد در سال ۱۹۲۰ وجود آن را پیش‌بینی کرده بود، کشف کرد. پروتون‌ها ذراتی با بار الکتریکی مثبت هستند و توسط نیروی کولنی به شدت همدیگر را دفع می‌کنند. علت اینکه پروتون‌ها همدیگر را دفع نمی‌کنند، برهم‌کنش آن‌ها با نوترون‌ها توسط نیروی هسته‌ای قوی است. نوترون در حال آزاد ذره‌ای ناپایدار است و عمر متوسط آن ۹۱۸ ثانیه است و به پروتون، الکترون و پادنوترینو واپاشیده می‌شود. به این واپاشی، واپاشی بتا منفی ( ${\ce {\beta^{-}}}$ ) می‌گویند.

نسبت تعداد پروتون‌ها به نوترون‌ها در هسته‌ی اتم‌های مختلف متفاوت است. برای مثال، نسبت تعداد نوترون‌ها به پروتون‌ها در اتم اکسیژن نسبت ۱ به ۱ است، در حالی که در اتم آهن به نسبت ۱۵ به ۱۳ است. طبق یک قاعده‌ی کلی که از اصل طرد پائولی نتیجه می‌شود، اگر این نسبت کمتر از ۱/۵ باشد؛ اتم پایدار است و فروپاشیده نمی‌شود و همین، دلیل اصلی پایدار بودن نوترون‌ها در داخل هسته‌ی اتم است. هر اتمی که نسبت نوترون‌ها به پروتون‌ها بیشتر از ۱/۵ باشد، ناپایدار است و در برخی از اتم‌ها با فروپاشی یکی از نوترون‌ها به پروتون و الکترون، سعی در برقراری این تعادل می‌شود. برای مثال:

${\ce {^{137}_{55}Cs->{^{137}_{56}Ba}+{e^{-}}+{\bar {\nu _{e}}}}}$

تاریخچه کشف نوترون

با اندازه‌گیری‌هایی که ارنست رادرفورد انجام داد، او متوجه شد که جرم هسته‌ی اتم تقریباً دوبرابر تعداد پروتون‌ها است. بدین ترتیب او پیش بینی کرد که ذره دیگری باید در هسته باشد تا این کمبود جرم را جبران کند.

در سال ۱۹۳۲ جیمز چادویک آزمایشی ترتیب داد. او بریلیم را با ذرات آلفا بمباران کرد و متوجه شد که ذرّه‌ای با قدرت نفوذ بسیار بالا از هسته‌ی اتم بیرون می‌زند که در میدان مغناطیسی منحرف نمی‌شود. او ابتدا فکر کرد که این باید اشعه X یا گاما باشد؛ اما هنگامی که سرعت آن را اندازه گرفت، متوجه شد که سرعت این ذره یک دهم سرعت نور است. به همین دلیل این ذره را که جرم آن حدود جرم پروتون بود، بار الکتریکی نداشت و سرعت آن یک دهم سرعت نور بود، نوترون نامید و آن را به هسته نسبت داد.

داستان کشف نوترون و خصوصیات آن برای تحولات خارق العاده در فیزیک اتمی که در نیمه اول قرن 20 رخ داده است ، محوری است و در نهایت در سال 1945 به بمب اتمی منتهی شد. در مدل رادرفورد در سال 1911 ، اتم متشکل از یک هسته عظیم با بار مثبت است که توسط ابر بسیار بزرگتر از الکترونهای با بار منفی احاطه شده است. در سال 1920 ، رادرفورد اظهار داشت که این هسته از پروتونهای مثبت و ذرات با بار خنثی تشکیل شده است ، اتم تنها به پروتون و الکترون محدود نشده است. [3] فرض بر این بود که الکترونها در درون هسته ساکن هستند زیرا مشخص شد که تابش بتا از الکترونهای ساطع شده از هسته تشکیل شده است. [3] رادرفورد این نوترون ها را ذرات غیر قابل شارژ می نامید ، و از ریشه ی لاتین کلمه خنثی (نوتری) و پسوند یونانی -on (پسوند مورد استفاده در نام های ذرات زیر اتمی ، یعنی الکترون و پروتون ) نام نوترون را بر این ذره گزارد. [4] [5] با این حال ، منابع مربوط به کلمه نوترون را می توان حتی در مطالعات تا اوایل سال 1899 نیز یافت. [6]

جستارهای وابسته

چشمه نوترون اسپالاسیون
درمان با نوترون بور

پانویس

۱۹۳۵ Nobel Prize in Physics
Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics, 45.
Rutherford, E. (1920). "Nuclear Constitution of Atoms". Proceedings of the Royal Society A. 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. doi:10.1098/rspa.1920.0040.
Pauli, Wolfgang; Hermann, A.; Meyenn, K.v; Weisskopff, V.F (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli. Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences. 6. pp. 105–144. doi:10.1007/978-3-540-78801-0_3. ISBN 978-3-540-13609-5.
Hendry, John, ed. (1984). Cambridge Physics in the Thirties. Bristol: Adam Hilger. ISBN 978-0852747612.
Feather, N. (1960). "A history of neutrons and nuclei. Part 1". Contemporary Physics. 1 (3): 191–203. Bibcode:1960ConPh...1..191F. doi:10.1080/00107516008202611.

منابع

Gregersen, E. (2011). The Britannica Guide to Particle Physics. Britannica Educational Pub. Retrieved ۲۰۱۳-۱۰-۰۸.

پیوند به بیرون

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ نوترون موجود است.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.

[1] ۱۹۳۵ Nobel Prize in Physics

[2] Gregersen, The Britannica Guide to Particle Physics, 45.

[BakLec-3] Rutherford, E. (1920). "Nuclear Constitution of Atoms". Proceedings of the Royal Society A. 97 (686): 374–400. Bibcode:1920RSPSA..97..374R. doi:10.1098/rspa.1920.0040.

[4] Pauli, Wolfgang; Hermann, A.; Meyenn, K.v; Weisskopff, V.F (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli. Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences. 6. pp. 105–144. doi:10.1007/978-3-540-78801-0_3. ISBN 978-3-540-13609-5.

[CPT-5] Hendry, John, ed. (1984). Cambridge Physics in the Thirties. Bristol: Adam Hilger. ISBN 978-0852747612.

[FeathHist-6] Feather, N. (1960). "A history of neutrons and nuclei. Part 1". Contemporary Physics. 1 (3): 191–203. Bibcode:1960ConPh...1..191F. doi:10.1080/00107516008202611.