Kategorier dette opslag er registreret under:
Arbejde  .  Videnskab  .  Naturvidenskab  .  Fysik
DatoOpdatering
Indhold
Diskussionsforum
Send
Sidst ajourført: 1/5 2003
Læst af: 32.090
Arbejde  .  Videnskab  .  Naturvidenskab  .  Fysik
: :
Neutron
Left
Rocks
2019-05-17 06:52
2019-03-25 18:19
2019-03-17 12:13

Neutronen er sammen med protonen og elektronen byggestenen i atomer. Det er en partikel der elektrisk er neutral (ingen ladning) og med omtrent den samme masse som protonen. Den er klassificeret som en baryon og består af to Down kvarker og en Up kvark.

Alle atomkerner - med undtagelse af den simpleste, brint med blot en proton - består af både protoner og elektroner. Udenfor kernen er neutronen ustabil og har en halveringstid på 15 minutter. Den henfalder ved at udsende en elektron og en anti-neutrino, hvilket omdanner den til en proton. Den samme henfaldsmetode (beta-henfald) forekommer i nogle atomkerner og er forårsaget af den svage vekselvirkning. Neutronen og protonen er forskellige partikler men stadig så ens at de kan betragtes som to forskellige tilstande af samme partikel. I kerner kan denne situation beskrives som en resonans-tilstand hvor protoner og neutroner omdannes til hinanden ved at udsende og absorbere en elektrisk ladet pion.

Den egenskab der først og fremmest adskiller neutroner fra andre sub-atomare partikler er at de er elektrisk neutrale. Denne egenskab gjorde, at det tog lang tid før fysikerne erkendte deres eksistens, det giver dem mulighed for at trænge langt ind i stof, det gør det umuligt at observere dem direkte, og det gør dem til vigtige redskaber i kernefysikken.

Neutronen blev opdaget i 1930'erne. De tyske fysikere Bothe og Becker fandt i 1930 ud af, at når meget energirige naturlige alfapartikler fra grundstoffet polonium ramte visse af de lettere grundstoffer - især beryllium, bor og lithium - udløstes en kraftig gennemtrængende stråling. Man mente først, at der var tale om gammastråling, selvom den var langt mere gennemtrængende end tidligere kendt gammastråling, og det var vanskeligt at vurdere eksperimenternes resultater udfra denne teori. Det næste skridt blev taget af Irene Curie og F. Joliot i Paris. De påviste, at hvis denne ukendte stråling ramte paraffin eller andre stoffer med et højt indhold af brintatomer blev der udsendt meget energirige protoner. Dette fænomen modbeviste ikke i sig selv, at den ukendte stråling skulle være gammastråling, men en detaljeret kvantitativ analyse af deres data viste, at det var vanskeligt at bevare hypotesen om gammastråling. Senere samme år gennemførte den britiske fysiker Chadwich en serie eksperimenter, der endelig modbeviste hypotesen om gammastråling. Han foreslog, at den ukendte stråling i virkeligheden var neutrale partikler med omtrentlig samme masse som protonen, og han gennemførte en ny række eksperimenter, der bekræftede denne hypotese. Den nye partikler fik navnet neutron.

Detektion af neutroner

Da neutronen er neutral vekselvirker den ikke med elektriske ladninger og det gør den vanskelig at detektere. Den påvirkes imidlertid af de stærke kernekræfter, der kun gør sig gældende, når en neutron kommer i tæt kontakt med en atomkerne. Da atomkernens volumen er meget lille i forhold til resten af atomets, er der ikke store chancer for at en neutron bliver påvirket ved at flyve gennem et enkelt atom. Konsekvensen er, at neutronen bevæger sig meget langt når den flyver gennem stof, før den støder frontalt ind i en atomkerne.

En metode til at detektere neutroner er at lade dem kollidere med relativt lette atomkerner. Neutronen vil derved skubbe til kernen og sætte den i bevægelse, med en energi der er tilstrækkelig til at løsrive elektroner fra det omgivende stof. Dermed flyttes elektriske ladninger rundt og disse kan man relativt let detektere. Alternativt kan man lade neutroner kollidere med tunge atomkerner, f.eks. en passende uranisotop. Uranet vil absorbere neutronen og den dannede kerne vil spaltes (fissionere) under udsendelse af energirig elektrisk ladet stråling som så kan detekteres.

Neutronens manglende ladning gør den ikke blot vanskelig at detektere, men også vanskelig at styre. Ladede partikler kan accelereres, decelereres eller afbøjes af elektriske eller elektromagnetiske felter, men disse har ingen virkning på neutroner. Samtidig kan neutroner kun skaffes fra atomart henfald - der findes ingen naturlig kilde. Den eneste måde at kontrollere frie neutroner på er ved at placere stof i deres bevægelsesretning, således at de bremses, afbøjes eller absorberes ved kollisionen med atomkernerne. Dette har en stor effekt i atomreaktorer og i atomvåben. Neutronspredning kan også bruges til at studere strukturen af de materialer neutronerne spredes på og har haft stor betydning for bestemmelsen af strukturen af faste stoffer. Det kræver dog at man har rådighed over en atomreaktor som neutronkilde.

A.J. / K.Han.