neutron ( elementarna čestica)

Ovaj članak je napisao Vladimir Gorunovich za sajt "Wikiknowledge", postavljen na ovu stranicu u cilju zaštite informacija od vandala, a zatim dopunjen na ovoj stranici.

Teorija polja elementarnih čestica, koja djeluje u okviru NAUKE, oslanja se na temelje koje je dokazala FIZIKA:

• klasična elektrodinamika,
• kvantna mehanika,
• Zakoni održanja su osnovni zakoni fizike.

Koristiti elementarne čestice koje ne postoje u prirodi, izmišljati fundamentalne interakcije koje ne postoje u prirodi ili zamijeniti interakcije koje postoje u prirodi fantastičnim, ignorirati zakone prirode, vršeći matematičke manipulacije na njima (stvarajući pojava nauke) - to je sudbina BAJKI koje se maskiraju u nauku. Kao rezultat toga, fizika je skliznula u svijet matematičkih bajki.

1 Neutronski radijus
2 Magnetski moment neutrona
3 Neutronsko električno polje
4 Neutronska masa mirovanja
5 Životni vijek neutrona
6 Nova fizika: Neutron (elementarna čestica) - rezultat

Neutron - elementarna čestica kvantni broj L=3/2 (spin = 1/2) - barionska grupa, protonska podgrupa, električni naboj +0 (sistematizacija po teorija polja elementarne čestice).

Prema teoriji polja elementarnih čestica (teorija izgrađena na naučnim osnovama i jedina koja je dobila ispravan spektar svih elementarnih čestica), neutron se sastoji od rotirajućeg polariziranog naizmjeničnog elektro magnetsko polje sa konstantnom komponentom. Sve nepotkrijepljene tvrdnje Standardnog modela da se neutron navodno sastoji od kvarkova nemaju nikakve veze sa stvarnošću. - Fizika je eksperimentalno dokazala da neutron ima elektromagnetna polja (nultu vrijednost ukupne električni naboj, još ne znači odsustvo dipolnog električnog polja, što je čak i Standardni model indirektno morao da prizna uvođenjem električnih naboja za elemente neutronske strukture), a takođe i gravitacionog polja. Činjenicu da elementarne čestice ne poseduju samo – već se sastoje od elektromagnetnih polja, fizika je sjajno pretpostavila još pre 100 godina, ali nije bilo moguće izgraditi teoriju do 2010. godine. Sada, 2015. godine, pojavila se i teorija gravitacije elementarnih čestica, koja je utvrdila elektromagnetsku prirodu gravitacije i dobila jednadžbe gravitacionog polja elementarnih čestica, različite od jednadžbi gravitacije, na osnovu kojih je više od jedne matematičke izgrađena bajka iz fizike.

Struktura elektromagnetnog polja neutrona (E-konstantno električno polje, H-konstantno magnetsko polje, žuta primećuje se promenljivo elektromagnetno polje).

Energetski bilans (procenat ukupne unutrašnje energije):

• konstantno električno polje (E) - 0,18%,
• trajno magnetno polje (H) - 4,04%,
• naizmenično elektromagnetno polje - 95,78%.

Uprkos nultom električnom naboju, neutron ima dipolno električno polje.

1 Neutronski radijus

Teorija polja elementarnih čestica definira radijus (r) elementarne čestice kao udaljenost od centra do tačke u kojoj se postiže maksimalna gustina mase.

Za neutron, to će biti 3,3518 ∙ 10 -16 m. Ovome moramo dodati debljinu sloja elektromagnetnog polja 1,0978 ∙ 10 -16 m.

Tada će to biti 4,4496 ∙10 -16 m. Dakle, vanjska granica neutrona treba da se nalazi na udaljenosti većoj od 4,4496 ∙10 -16 m od centra. Rezultat je vrijednost skoro jednaka poluprečniku neutrona. protona, i to nije iznenađujuće. Određuje se polumjer elementarne čestice kvantni broj L i vrijednost mase mirovanja. Obje čestice imaju isti skup kvantnih brojeva L i M L, a mase mirovanja se neznatno razlikuju.

2 Magnetski moment neutrona

Protivteg kvantna teorija Teorija polja elementarnih čestica kaže da magnetna polja elementarnih čestica nisu stvorena okretnom rotacijom električnih naboja, već postoje istovremeno sa konstantnim električnim poljem kao konstantnom komponentom elektromagnetnog polja. Dakle, sve elementarne čestice sa kvantnim brojem L>0 imaju magnetna polja.

Teorija polja elementarnih čestica ne smatra da je magnetni moment neutrona anomalan – njegova vrijednost je određena skupom kvantnih brojeva do te mjere da kvantna mehanika radi u elementarnoj čestici.

Dakle, magnetni moment neutrona stvara struja:

• (0) sa magnetnim momentom -1 eħ/m 0n c

3 Neutronsko električno polje

Uprkos nultom električnom naboju, prema teoriji polja elementarnih čestica, neutron mora imati konstantno električno polje. Elektromagnetno polje koje čini neutron ima konstantnu komponentu, pa stoga neutron mora imati konstantno magnetsko polje i konstantno električno polje. Pošto je električni naboj jednak nuli, konstantno električno polje će biti dipolno. Odnosno, neutron mora imati konstantno električno polje slično polju dva raspoređena paralelna električna naboja jednake veličine i suprotnog predznaka. Na velikim udaljenostima, električno polje neutrona će biti praktično neprimjetno zbog međusobne kompenzacije polja oba znaka naboja. Ali na udaljenostima reda radijusa neutrona, ovo polje će imati značajan utjecaj na interakcije s drugim elementarnim česticama sličnih veličina. Prije svega, ovo se tiče interakcije u atomska jezgra neutron sa protonom i neutron sa neutronom. Za interakciju neutron - neutron, to će biti odbojne sile sa istim smjerom okretanja i privlačne sile sa suprotnim smjerom okretanja. Za interakciju neutron - proton, predznak sile ne zavisi samo od orijentacije spinova, već i od pomaka između ravni rotacije elektromagnetnih polja neutrona i protona.
Dakle, neutron mora imati dipolno električno polje od dva raspoređena paralelna simetrična prstenasta električna naboja (+0,75e i -0,75e), prosječnog radijusa nalazi na udaljenosti

Električni dipolni moment neutrona (prema teoriji polja elementarnih čestica) jednak je:

gdje je ħ Plankova konstanta, L je glavni kvantni broj u teoriji polja elementarnih čestica, e je elementarni električni naboj, m 0 je masa mirovanja neutrona, m 0~ je masa mirovanja neutrona zatvorenog u naizmjenično elektromagnetno polje, c je brzina svjetlosti, P - vektor električnog dipolnog momenta (okomit na ravan neutrona, prolazi kroz centar čestice i usmjeren prema pozitivnom električnom naboju), s - prosječna udaljenost između naboja, r e - električni poluprečnik elementarne čestice.

Kao što vidite, električni naboji su po veličini bliski nabojima navodnih kvarkova (+2/3e=+0,666e i -2/3e=-0,666e) u neutronu, ali za razliku od kvarkova, elektromagnetna polja postoje u prirodi , a slična struktura konstante svaka neutralna elementarna čestica ima električno polje, bez obzira na veličinu spina i... .

Potencijal neutronskog električnog dipolnog polja u tački (A) (u bliskoj zoni približno 10s > r > s), u SI sistemu je:

gdje je θ ugao između vektora dipolnog momenta P i pravac do tačke posmatranja A, r 0 - parametar normalizacije jednak r 0 =0,8568Lħ/(m 0~ c), ε 0 - električna konstanta, r - udaljenost od ose (rotacija naizmeničnog elektromagnetnog polja) elementarna čestica do tačke posmatranja A, h je rastojanje od ravnine čestice (koja prolazi kroz njen centar) do tačke posmatranja A, h e je prosečna visina električnog naboja u neutralnoj elementarnoj čestici (jednako 0,5s) , |...| je modul broja, P n je veličina vektora P n. (U CGS sistemu nema množitelja.)

Jačina E neutronskog električnog dipolnog polja (u bliskoj zoni približno 10s > r > s), u SI sistemu je:

gdje n=r/|r| - jedinični vektor iz centra dipola u pravcu tačke posmatranja (A), tačka (∙) označava skalarni proizvod, vektori su podebljani. (U CGS sistemu nema množitelja.)

Komponente jakosti električnog dipolnog polja neutrona (u bliskoj zoni 10s>r>s približno) uzdužno (| |) (duž radijus vektora povučenog od dipola do dati poen) i poprečno (_|_) u SI sistemu:

Gdje je θ ugao između smjera vektora dipolnog momenta P n i radijus vektor do tačke posmatranja (u CGS sistemu nema množitelja).

Treća komponenta jakosti električnog polja je ortogonalna na ravan u kojoj leži vektor dipolnog momenta P n neutrona i radijus vektora, - uvijek je jednako nuli.

Potencijalna energija U interakcije električnog dipolnog polja neutrona (n) sa električnim dipolnim poljem druge neutralne elementarne čestice (2) u tački (A) u dalekoj zoni (r>>s), u SI sistem je:

gdje je θ n2 ugao između vektora električnih dipolnih momenata P n i P 2 , θ n je ugao između dipolnog vektora električni moment P n i vektor r, θ 2 - ugao između vektora dipolnog električnog momenta P 2 i vektor r, r- vektor od centra dipolnog električnog momenta p n do centra dipolnog električnog momenta p 2 (do tačke posmatranja A). (Ne postoji multiplikator u CGS sistemu)

Parametar normalizacije r 0 uvodi se kako bi se smanjilo odstupanje vrijednosti E od one izračunate pomoću klasične elektrodinamike i integralnog računa u bliskoj zoni. Normalizacija se dešava u tački koja leži u ravnini paralelnoj sa ravninom neutrona, udaljenoj od centra neutrona na udaljenosti (u ravni čestice) i sa pomakom po visini od h=ħ/2m 0~ c, gdje je m 0~ vrijednost mase zatvorene u naizmjeničnom elektromagnetnom polju u mirovanju neutrona (za neutron m 0~ = 0,95784 m. Za svaku jednačinu parametar r 0 se izračunava nezavisno. Kao približnu vrijednost možete uzeti radijus polja:

Iz svega navedenog proizilazi da će električno dipolno polje neutrona (čije postojanje u prirodi fizika 20. stoljeća nije ni znala), prema zakonima klasične elektrodinamike, u interakciji sa nabijenim elementarnim česticama. .

4 Neutronska masa mirovanja

U skladu sa klasičnom elektrodinamikom i Einsteinovom formulom, masa mirovanja elementarnih čestica s kvantnim brojem L>0, uključujući neutron, definira se kao energetski ekvivalent njihovih elektromagnetnih polja:

gdje je definitivni integral uzet preko cijelog elektromagnetnog polja elementarne čestice, E je jačina električnog polja, H je jačina magnetnog polja. Ovdje se uzimaju u obzir sve komponente elektromagnetnog polja: konstantno električno polje (koje ima neutron), konstantno magnetsko polje, naizmjenično elektromagnetno polje. Ova mala, ali veoma prostrana formula za fiziku, na osnovu koje se dobijaju jednadžbe gravitacionog polja elementarnih čestica, poslaće u otpad više od jedne fantastične "teorije" - stoga će je nekima od njihovih autora mrzeti.

Kao što slijedi iz gornje formule, vrijednost mase mirovanja neutrona zavisi od uslova u kojima se neutron nalazi. Dakle, postavljanjem neutrona u konstantno vanjsko električno polje (na primjer, atomsko jezgro), utjecat ćemo na E 2, što će utjecati na masu neutrona i njegovu stabilnost. Slična situacija će nastati kada se neutron stavi u konstantno magnetsko polje. Stoga se neka svojstva neutrona unutar atomskog jezgra razlikuju od istih svojstava slobodnog neutrona u vakuumu, daleko od polja.

5 Životni vijek neutrona

Životni vijek od 880 sekundi, utvrđen fizikom, odgovara slobodnom neutronu.

Teorija polja elementarnih čestica kaže da životni vijek elementarne čestice zavisi od uslova u kojima se nalazi. Postavljanjem neutrona u vanjsko polje (na primjer, magnetsko) mijenjamo energiju sadržanu u njegovom elektromagnetnom polju. Možete odabrati smjer vanjskog polja tako da unutrašnja energija neutron se smanjio. Kao rezultat, manje energije će se osloboditi tokom raspada neutrona, što će zakomplikovati raspad i produžiti životni vijek elementarne čestice. Moguće je odabrati takvu vrijednost jakosti vanjskog polja da će raspad neutrona zahtijevati dodatnu energiju i, posljedično, neutron će postati stabilan. To je upravo ono što se uočava u atomskim jezgrama (na primjer, deuteriju), u kojima magnetsko polje susjednih protona ne dozvoljava raspad neutrona u jezgri. S druge strane, kada se dodatna energija unese u jezgro, raspad neutrona može ponovo postati mogući.

6 Nova fizika: Neutron (elementarna čestica) - rezultat

Standardni model (izostavljen u ovom članku, ali se tvrdi da je istinit u 20. stoljeću) navodi da je neutron vezano stanje tri kvarka: jednog "gore" (u) i dva "dolje" (d) kvarka (predloženi kvark struktura neutrona: udd ). Budući da prisustvo kvarkova u prirodi nije eksperimentalno dokazano, u prirodi nije pronađen električni naboj jednak naboju hipotetičkih kvarkova, a postoje samo posredni dokazi koji se mogu tumačiti kao prisustvo tragova kvarkova u neke interakcije elementarnih čestica, ali se mogu i drugačije tumačiti, onda izjava Standardnog modela da neutron ima kvarkovu strukturu ostaje samo nedokazana pretpostavka. Svaki model, uključujući i standardni, ima pravo da pretpostavi bilo koju strukturu elementarnih čestica, uključujući i neutron, ali dok se odgovarajuće čestice koje se navodno sastoje od neutrona ne pronađu na akceleratorima, tvrdnju modela treba smatrati nedokazanom.

Standardni model, koji opisuje neutron, uvodi kvarkove sa gluonima koji se ne nalaze u prirodi (nitko nije pronašao gluone), polja i interakcije koje ne postoje u prirodi, i dolazi u sukob sa zakonom održanja energije;

Teorija polja elementarnih čestica ( Nova fizika) opisuje neutron zasnovan na poljima i interakcijama koje postoje u prirodi u okviru zakona koji deluju u prirodi - to je NAUKA.

Vladimir Gorunovich

Stranica 1

Naboj neutrona je nula. Shodno tome, neutroni ne igraju ulogu u veličini naboja jezgra atoma. Serijski broj hroma jednak je istoj vrijednosti.

Protonski naboj qp e Naboj neutrona jednak je nuli.

Lako je vidjeti da je u ovom slučaju naboj neutrona jednak nuli, a naboj protona 1, kako se i očekivalo. Dobijaju se svi barioni uključeni u dvije porodice - osmorica i desetica. Mezoni se sastoje od kvarka i antikvarka. Traka označava antikvarke; njihov električni naboj se razlikuje po predznaku od naboja odgovarajućeg kvarka. Čudan kvark ne ulazi u pi-mezon, pi-mezoni, kao što smo već rekli, su čestice sa čudnošću i spinom jednakim nuli.

Od naboja protona jednak naboju elektrona i naboj neutrona jednak je metku, onda ako isključite jaku interakciju, interakcija protona sa elektromagnetno polje A će biti uobičajena interakcija Diracove čestice - Yp / V Za neutron, elektromagnetna interakcija bi nedostajao.

Oznake: 67 - razlika naelektrisanja između elektrona i protona; q je naboj neutrona; qg je apsolutna vrijednost naboja elektrona.

Jezgro se sastoji od pozitivno nabijenih elementarnih čestica - protona i ne nosioci naboja neutroni.

Osnova modernih ideja o strukturi materije je tvrdnja o postojanju atoma materije, koji se sastoje od pozitivno nabijenih protona i neutrona bez naboja, koji formiraju pozitivno nabijeno jezgro, i negativno nabijenih elektrona koji rotiraju oko jezgre. Energetski nivoi elektrona, prema ovoj teoriji, su diskretni po prirodi, a gubitak ili sticanje neke dodatne energije od njih se smatra prijelazom sa jedne dozvoljene energije. nivo energije drugi. U ovom slučaju, diskretna priroda elektronskih energetskih nivoa postaje razlog za istu diskretnu apsorpciju ili emisiju energije od strane elektrona tokom prelaska sa jednog energetskog nivoa na drugi.

Pretpostavili smo da je naboj atoma ili molekule u potpunosti određen skalarnom sumom q Z (q Nqn, gdje je Z broj parova elektron-proton, (q qp - qe je razlika u nabojima elektrona i protona , N je broj neutrona, a qn je naboj neutrona.

Nuklearni naboj je određen samo brojem protona Z, a njegov maseni broj A poklapa se s ukupnim brojem protona i neutrona. Pošto je naelektrisanje neutrona nula, električna interakcija prema Coulombovom zakonu između dva neutrona, kao i između protona i neutrona nema. Istovremeno, između dva protona, električna sila odbojnost.

Nadalje, u granicama tačnosti mjerenja, nikada nije registrovan niti jedan kolizioni proces u kojem se ne bi poštovao zakon održanja naboja. Na primjer, nefleksibilnost neutrona u homogenom električna polja omogućava nam da smatramo da je naboj neutrona jednak nuli sa tačnošću od 1 (H7 naelektrisanja elektrona.

Već smo rekli da je razlika između magnetnog momenta protona i jednog nuklearnog magnetona nevjerojatan rezultat. Još više iznenađujuće (Čini se da postoji magnetni moment za neutron bez naboja.

Lako je vidjeti da se te sile ne svode ni na jednu od vrsta sila koje su razmatrane u prethodnim dijelovima kursa fizike. Zaista, ako pretpostavimo, na primjer, da gravitacijske sile djeluju između nukleona u jezgrima, onda je lako izračunati iz poznatih masa protona i neutrona da će energija vezivanja po čestici biti zanemariva - bit će 1036 puta manja od one koja je uočena. eksperimentalno. Nestaje i pretpostavka o električnom karakteru. nuklearne snage. Zaista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilno jezgro koje se sastoji od jednog nabijenog protona i bez naboja neutrona.

Jaka veza koja postoji između nukleona u jezgri ukazuje na prisustvo u atomskim jezgrama posebnih, takozvanih nuklearnih sila. Lako je vidjeti da se te sile ne svode ni na jednu od vrsta sila koje su razmatrane u prethodnim dijelovima kursa fizike. Zaista, ako pretpostavimo, na primjer, da gravitacijske sile djeluju između nukleona u jezgrima, onda je lako izračunati iz poznatih masa protona i neutrona da će energija veze po čestici biti zanemariva - bit će 1038 puta manja od koje je eksperimentalno posmatrano. Nestaje i pretpostavka o električnoj prirodi nuklearnih sila. Zaista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilno jezgro koje se sastoji od jednog nabijenog protona i bez naboja neutrona.

NEUTRON. Godine 1930. njemački naučnici W. Bothe i G. Becker bili su zbunjeni ovim fenomenom. Bombardirajući ploču od metalnog berilijuma alfa česticama, otkrili su vrlo slabo, ali iznenađujuće prodorno zračenje koje je izlazilo iz mete, koje čak ni olovni ekrani debljine desetine centimetara, koji su blokirali najmoćnije gama zračenje, nisu mogli primjetno oslabiti.
Talentovani francuski fizičari Frederic Jo-liot i Irene Curie uočili su još zanimljiviju činjenicu. Ako bi se na put ovom čudnom zračenju stavila ploča parafina, tvari bogate vodonikom, tada su protoni, jezgra atoma vodika, počeli da izlete iz parafina velikom brzinom, a time i velikom energijom.
Alfa čestice su bile potpuno zaglavljene u berilijumskoj ploči i nisu mogle ući u parafin. Izbijanje protona sa energijom od oko 50 MeV iz parafina bilo bi izvan snage gama zraka. U ovom slučaju, kakva se super-moćna "artiljerija" iznenada pojavila u berilijumu i kojim je "granatama" ispalila parafin?
Rutherfordov učenik, engleski fizičar J. Chadwick, koji je dugo proučavao misteriozno zračenje, konačno je došao do jedinog mogućeg i ispravnog zaključka: nema električnog naboja, ni pozitivnog ni negativnog. Te su čestice kasnije nazvane neutroni.
Zbog odsustva električnog naboja, svaka tvar postaje, takoreći, "transparentna" za neutron. On mirno prevladava sve zaštitne linije atoma: i vanjske elektronska školjka, koji odbija svaku negativno nabijenu česticu velikom silom, i ukupni pozitivni naboj atomskog jezgra, koji odbacuje čak i tešku alfa česticu koja se kreće velikom brzinom.
Otkriće neutrona riješilo je misteriju neshvatljive i "nelogične" težine atomskih jezgara povećanjem njihovog pozitivnog naboja za samo jedan i omogućilo je sovjetskom naučniku D. D. Ivanenku i njemačkom znanstveniku W. Heisenbergu da 1932. godine predlože novi model strukture atomskog jezgra, u kojem se sve pokazalo "jednostavno i jasno".
Prema ovom modelu, jezgra svih atoma se sastoje od protona i neutrona. Broj protona jednak je atomskom broju elementa u periodičnom sistemu D. I. Mendeljejeva, a mase protona i neutrona zajedno jednake su njegovoj atomskoj masi, ili maseni broj(vidi Nukleon). Na primjer, jezgro atoma helija, poznato kao alfa čestica, sastoji se od dva protona, koji mu daju dva pozitivna električna naboja, i dva neutrona. Ukupan broj protona i neutrona je četiri, što je tačno jednako njegovoj atomskoj težini, što je dugo vremena izazivalo zbunjenost naučnika. Slično, jezgro atoma litijuma sadrži tri protona (atomski broj 3) i tri neutrona, koji zajedno daju atomsku težinu od šest za element.
Otkriće neutrona jednostavno objašnjava još jednu misteriju - postojanje izotopa. Kao primjer možemo uzeti najjednostavniji kemijski element u prirodi - vodonik, čije se jezgro sastoji od jednog protona. Ponekad se naziva protium. Zatim slijedi teški izotop vodonika, koji ima jedan proton i jedan neutron u jezgru, sa atomska masa jednako dva. Ovaj izotop vodonika naziva se deuterijum. Konačno, postoji vrlo rijedak, gotovo da ga nema u prirodi, superteški i već radioaktivni izotop vodonik, u čijem jezgru se nalaze dva neutrona po protonu. Zvali su ga tricijum.
Novi model strukture atomskog jezgra, u našem opisu, možda čak i previše pojednostavljen, gotovo je u potpunosti objasnio brojne činjenice koje je akumulirala fizika, i što je najvažnije, otvorio nove načine za invaziju na svetinju nad svetinjama atoma - njegovo jezgro. i, kako je to uobičajeno u nauci, podmuklo se spuštao u nove, još dublje misterije, kontradikcije i prava čuda! Nabrajati ove posebnosti i čuda bilo bi jednostavno prepričati od početka do kraja čitavu modernu nuklearna fizika. Stoga ćemo se ovdje ograničiti na priču o tome šta je više-manje direktno i neposredno povezano sa neutronom.
Na primjer, zašto se jezgro atoma, koje uz neutrone uključuje i pozitivno nabijene protone, ne raspada pod djelovanjem istinski titanskih odbojnih sila istoimenih protonskih naboja (s obzirom na male udaljenosti između njih)? Tek mnogo kasnije je ustanovljeno da unutar jezgra djeluju posebne, za razliku od bilo čega drugog, tzv. intranuklearne sile koje privlače te čestice jedna drugoj, bez obzira na to jesu li nabijene ili neutralne, te da te sile, djelujući na ekstremno male udaljenosti daleko premašuju odbojne sile svih protona uzetih zajedno. Bez ovih sila, nuklearne čestice bi se odavno raspršile, ali se nikada ne bi skupile (vidi Nuklearne sile).
Ali u prirodi nema i ne može postojati tijela, čak ni veličine nuklearnih čestica, koja ne bi bila u neprekidnom kretanju, ovisno o temperaturi, odnosno energiji čestica materije sastavljene od tih čestica. Ako u ovaj sistem čestica uđe dodatna količina energije odnekud izvana, tada se čestice počinju kretati mnogo brže. I, naravno, može doći trenutak kada ovo kretanje postane toliko nasilno da će jedna ili čak nekoliko čestica imati priliku, nakon što savladaju intranuklearne sile, iskočiti iz svoje sfere djelovanja. I tada, već pod dejstvom odbojnih sila sličnih naboja, ova čestica ili nekoliko čestica izlete iz jezgra atoma.
Ako, pak, stigne mnogo više viška energije, sve čestice jezgra atoma, potisnuvši još energičnije, moći će prevladati tajanstvenu granicu djelovanja unutarnuklearnih sila. Tada će se jezgro samo od sebe podijeliti. Koliko je ovog viška energije, odnosno energije pobude, kako je nazivaju fizičari, potrebno u ovom slučaju? Što manje, to je jezgro atoma teže. Ali s druge strane, što je jezgro atoma teže, to se više energije oslobađa tokom njegovog „kolapsa“:

Najteža jezgra su ujedno i najnestabilnija. I vrijedi ih malo "pogurati", odnosno dati im malu količinu viška energije (u našem primjeru 5 MeV), jer će se jezgro, zasićeno, poput spužve, vlastitom energijom, dalje dijeliti sama po sebi!
To se može uraditi na dva načina. Najteže je pokušati silom "utjerati" u jezgro bilo koju tešku nabijenu česticu sposobnu da savlada očajnički otpor ukupnog pozitivnog električnog naboja atomskog jezgra. Ali za ovo, početna energija od 5 MeV očito nije dovoljna za proton ili alfa česticu. Većina njegovih čestica će se potrošiti na savladavanje "oklopne zaštite" - pozitivnog naboja jezgra atoma, na primjer, uranijuma-235, a iscrpljeni ga neće moći ni dotaknuti, a kamoli odvojiti .
Osim toga, teške čestice, čak i sa takvom energijom, ne emituju prirodne radioaktivne tvari. Shodno tome, potrebno ih je ubrzati na mnogo veće energije i brzine umjetno na posebnim instalacijama - akceleratorima čestica.
Neutron poseduje sasvim različite, zaista neverovatne mogućnosti. Budući da neutron ne nosi električni naboj, nije mu potrebna nikakva energija da prevlada ukupni odbojni učinak pozitivnog naboja atomskog jezgra. Koristeći svoju neutralnost, on slobodno prodire u jezgro atoma, dostiže zonu privlačenja intranuklearnih sila i uvlači se u jezgro. Nakon uvlačenja neutrona, jezgro počinje unutrašnje restrukturiranje. Istovremeno se ispostavlja da je vlasnik viška energije koji nije jednak 5, već 7 MeV, iz kojeg se, naravno, nakon što je došao u uzbuđeno stanje, mora odmah riješiti. Posljedično, samo jednostavno dodavanje neutrona jezgru teškog atoma uranijuma-235 unosi u njega dodatnu energiju jednaku 7 MeV.
Odakle dolazi taj višak energije? Naravno, ovdje se ne dešavaju čuda. U procesu unutrašnje rekonstrukcije starog jezgra atoma u novo, zbir masa svih njegovih nukleona ispada nešto manji od zbira masa nukleona uzetih zasebno. Zbog ove razlike u masama, pojavljuje se ekvivalentna količina energije (vidi Defekt mase), koja prvo pobuđuje jezgro, a zatim ga dovodi do fisije. Ispostavilo se da za to neutron uopće ne bi trebao imati nikakvu početnu energiju. Potrebno mu je samo pomoći da uđe u jezgro željenog atoma, i samo tamo će on, nakon što je mobilizirao skrivene rezerve energije jezgre, moći osloboditi (iako malo izgubi u masi) energiju sposobnu puhati. gore u jezgru.
Ali neutroni koji nemaju nikakvu značajnu početnu energiju mogu podijeliti jezgra ne svih elemenata, već samo onih u kojima je energija pobuđivanja potrebna za njihovu fisiju manja od 7 MeV, tj. upravo ona koja se oslobađa prilikom preuređenja elementa. jezgra, uzrokovano dodavanjem dodatnog neutrona u njega. Malo je takvih atoma: to su uranijum-233, uranijum-235, plutonijum-239.
Ovdje je dopušteno zapitati se: odakle neutron tako neobičnih, oštro drugačijih svojstava i sposobnosti od drugih nuklearnih čestica, iako i one imaju svoja prilično nevjerojatna svojstva?
Podrijetlo svega neobičnog leži u dualnosti - dualizmu svojstava svjetlosti, koja se ponaša i kao čestice i kao elektromagnetski valovi. Naučnike je još više uzbudilo naknadno otkriće istih svojstava elektrona.Ova otkrića je savršeno objašnjena teorijom koju je 1900. godine iznio njemački fizičar Max Planck, prema kojoj zračenje topline ili svjetlosti od strane tijela ne djeluje. javljaju se kontinuirano, ali diskretno, odnosno u odvojenim, strogo određenim dijelovima - kvantima, a svjetlosni val, koji ima vrlo specifičan opseg, u nekim slučajevima pokazuje svojstva karakteristična za čestice. Francuski fizičar Louis de Broglie je 1923. ustanovio to specifično valna svojstva svojstveno svakoj pokretnoj čestici. Prema njegovoj teoriji, talasna dužina bilo koje čestice je direktno proporcionalna nekoj vrlo maloj količini koja se zove Plankova konstanta, i obrnuto proporcionalna proizvodu mase čestice i njene brzine.
Ovaj omjer izgleda prilično jednostavno: X = himv. Iz ovog odnosa slijedi da što je veća masa ili brzina čestice, ili oboje u isto vrijeme, to je njena valna dužina inherentna kraća i obrnuto.
Zakoni fizike ne tolerišu izuzetke. I objekt makrokosmosa, na primjer, projektil ili zemlja, uz svojstva "čestica" moraju imati i valna svojstva. Ali zbog njihove velike mase, valna dužina koja im odgovara je toliko mala da se ova valna svojstva mogu potpuno zanemariti. Neutroni velike brzine imaju tako kratku talasnu dužinu da se zapravo ponašaju kao čestice. Neke karakteristike njihovog "čudnog" ponašanja mogu se objasniti samo eksplicitnim svojstvima talasa. Ali pošto je masa neutrona i dalje zanemarljivo mala u poređenju sa bilo kojim, čak i mikroskopski malim, tijelom, dužina n-tog vala postaje sasvim uočljiva veličina u mikrokosmosu.
Da bi ponašanje neutrona pokazalo dovoljna valna svojstva, njegova brzina mora biti što manja. Može se usporiti toliko da neutron potpuno izgubi svojstva čestice i ponaša se kao pravi talas.
Zbog ovih karakteristika nastaju očigledne komplikacije u utvrđivanju pravih dimenzija neutrona, jer, koliko god čudno izgleda, one zavise od brzine ove čestice. Na primer, prečnik običnog atoma je približno (2-4) 10-8 cm. Prečnik jezgra je još manji - oko 2"10-13 cm. Da bi talasna dužina neutrona približno odgovarala prečniku atoma, tj. 10"8 cm, njegova energija (tj. brzina kretanja) treba da bude samo oko 0,1 eV. Neutron sa tako malom energijom ispravnije je predstaviti kao talas dužine 10"8 cm, a ne kao čestica istih dimenzija.
Ali tada počinju paradoksi. Neutron s talasnom dužinom od 10-8 cm ispada desetine hiljada puta veći od jezgra, koje zauzvrat sadrži neutrone, i to ne samo jedan, već ponekad i mnogo!
Neutron može biti unutar jezgra samo ako se kreće s njim velika brzina J", dakle, ima kratku talasnu dužinu. A veća brzina, kao što znamo, znači više energije. Dakle, neutroni koji čine jezgro imaju energiju od oko 50 MeV, što odgovara vrlo kratkoj talasnoj dužini - oko 10-13 cm. Ova okolnost je omogućila da se objasni tajna beta raspada radioaktivnih supstanci, koja je dugo mučio naučnike i pobrkao sve njihove karte.
Uletevši u jezgro atoma koji mu je stran i stvorivši tamo potpuni metež, neutron ne može izdržati najsloženije interakcije koje su nastale, ekvivalentne monstruoznim visoke temperature, i raspada se na proton i elektron.
Ovo otkriće omogućilo je naučnicima da razmatraju proton i neutron kao jednu nuklearnu česticu. Otuda i njihovo ime - nukleoni. Mogu postojati samo u jednom stanju: protonu ili neutronu.
U beta raspadu, jedan od neutrona postaje proton. Tada se pojavljuje elektron. Njegov naboj mora nadoknaditi pozitivan naboj novorođenog protona. Međutim, zbog zakona koji regulišu radioaktivni raspad nestabilnih jezgara, elektron nema svoje mjesto u orbiti, te je prisiljen napustiti jezgro. Ovo će biti beta čestica. Ukupni pozitivni naboj još nestabilnog jezgra postaje još jedan.
Zauzvrat, pod određenim uslovima, proton se može pretvoriti u neutron. Ali onda negdje mora nestati pozitivan naboj. Ovaj naboj nosi čestica, koja je tačna kopija elektrona, ali ima suprotan, pozitivan, naboj. Takva čestica otkrivena je 1932. godine. američki fizičar K. Andersona i nazvao pozitron. Obje ove transformacije su praćene emisijom druge, neutralne čestice - neutrina.
Neutroni koje emituje berilijumski izvor putuju velikom brzinom. Zbog toga je njihova efektivna veličina ili, kako kažu, poprečni presjek vrlo mali.
Sudarajući se s jezgrama atoma lakih elemenata koji se sretnu na putu, neutroni se odbijaju od njih i mijenjaju smjer leta na isti način kao što se bilijarske kugle odbijaju jedna od druge. Svaki takav sudar košta neutron dio njegove energije, pa se njegova brzina usporava, a veličina, odnosno poprečni presjek, povećava.
Naučnici su to iskoristili da uspore njegovo kretanje ponovnim sudarima neutrona sa supstancama koje sadrže atome bliske neutronu (vodik, helijum, ugljenik). Bez mogućnosti direktnog promatranja samog neutrona, lako je otkriti i izmjeriti brzinu i energiju svih atoma koji su "dodirnuti" i koji se odbijaju od njega, a time i brzinu i energiju samog neutrona.
Pokazalo se da je neutron kao čestica nešto teži od protona. Izvan jezgre atoma, on je radioaktivan i, nakon što je bio slobodan oko 11,7 minuta, počinje da se raspada: pretvarajući se u proton, emitira elektron i neutrino. Količina energije koja se oslobađa tokom raspada neutrona je približno 1 MeV. Ovo objašnjava zašto je neutron nešto teži od protona.
Promatrajući ponašanje neutrona, naučnici su ubrzo otkrili još jednu njihovu nevjerovatnu osobinu: lako probijajući debeli čelični oklop, nisu u stanju da savladaju čak ni tanku ploču kadmijuma, u koju lako prodire ne samo gama zračenje, već čak i mlaz. beta čestica (elektrona).
Ubrzo je i ova "čudnost" bila razotkrivena.
Jezgra atoma nekih elemenata (kadmijuma, bora, grafita itd.) umjesto da odbijaju neutron, "hvataju", uvlače ga u sebe. Što se neutron sporije kreće, to je hvatanje uspješnije.