Нейтрон

НЕЙТРОН (англ. neutron, от лат. neuter-ни тот, ни другой), электрически нейтральная элементарная частица (символ п), входящая наряду с протонами (р)в состав практически всех атомных ядер. Общее название нейтронов и протонов в атомном ядре-нуклоны. Нейтрон открыт в 1932 Дж. Чедвиком. Число нейтронов N в атомном ядре равно разности массового числа А и заряда ядра Z: N = А — Z; для стабильных ядер легких и средних элементов N примерно равно числу протонов Z; для тяжелых стабильных ядер N в 1,3-1,5 раз больше Z.

Масса покоя нейтрона немного больше, чем масса р, и равна 1,6749543(86) 10^-24 г, то есть 1,008665012(37) атомных единиц массы (данные на 1976). Электрич. заряд нейтрона Q принимают равным 0; прямые эксперименты по отклонению пучка нейтронов в сильном электрич. поле дают значение Q, меньшее 10^-20е (е - элементарный электрич. заряд). Спин нейтрона равен 1/2 (в единицах постоянной Планка), магн. дипольный момент m_Н, определенный методом ЯМР, равен — 1,91315 (7) m_Я (m_Я-ядерный магнетон).

Нейтроны устойчивы только в составе стабильных атомных ядер. Свободные нейтроны нестабильны, схема распада нейтрона: пр + е + (-антинейтрино); эта схема соответствует b^--распаду (см. Радиоактивность). Среднее время жизни свободного нейтрона 15,3 мин, период полураспада Т_1/2 10,603 мин. Из-за сильного поглощения свободных нейтронов атомными ядрами среднее время жизни нейтронов в в-ве значительно меньше; так, в плотном в-ве оно не превышает сотен мкс.

Отсутствие у нейтронов электрич. заряда приводит к тому, что они взаимод. непосредственно с атомными ядрами, либо вызывая ядерные реакции, либо рассеиваясь на ядрах. Характер и интенсивность взаимод.пучка нейтронов с в-вом существенно зависят от энергии нейтронов. Различают релятивистские (энергия больше 10¹⁰ эВ), высокоэнергетические (10⁸-10¹⁰ эВ), быстрые (10⁵-10⁸ эВ), промежуточные (10⁴-10⁵ эВ), резонансные (0,5-10⁴ эВ), тепловые (5^.10^-3-0,5 эВ), холодные (10^-4-5^.10^-3 эВ), очень холодные (10^-7-10^-4 эВ) и ультрахолодные (энергия меньше 10^-7 эВ) нейтроны. Медленные нейтроны (энергия ниже 10⁵ эВ) в осн. упруго рассеиваются на атомных ядрах или вызывают ядерные р-ции типа (n, g) (радиационный захват нейтронов). С участием медленных нейтронов возможны также экзотермич. ядерные р-ции типа (п, р), (п, a) или деление атомных ядер. Для снижения энергии нейтронов используют разл. замедлители нейтронов (графит, вода и т. д.), ядра к-рых не поглощают нейтроны.

Для исследований строения в-ва используют тепловые нейтроны, энергия к-рых сравнима с энергией тепловых колебаний атомов в твердом теле. При рассеянии тепловых нейтронов на монокристаллах имеет место дифракция нейтронов (см. Дифракционные методы). Наличие у нейтронов магн. дипольного момента вызывает рассеяние нейтронов на атомах, что дает возможность изучать магн. структуру материалов (см. Нейтронография).

Для регистрации нейтронов применяют детекторы, в материале к-рых нейтроны вызывают ядерные р-ции, сопровождающиеся образованием вторичных заряженных частиц, к-рые далее и регистрируют [напр., в детекторе на основе В при ядерной р-ции ¹⁰В (п, a)⁷Li возникают a-частицы].

Нейтронные пучки практически используются при синтезе радионуклидов, получении трансурановых элементов, в хим. анализе (см. Нейтронно-абсорбционный анализ, Актива-ционный анализ), горном деле (нейтронный каротаж), нейтронной авторадиографии (см. Радиография). В земной атмосфере свободные нейтроны непрерывно образуются в результате взаимод. космич. излучения с ядрами атомов, входящих в состав воздуха. Эти нейтроны приводят к непрерывному образованию в атмосфере радиоактивного ¹⁴С при ядерной р-ции ¹⁴N(n, p)¹⁴C, на чем основан радиоуглеродный метод геохронологии. Об имеющих практич. значение источниках нейтронов см. в ст. Нейтронные источники.

Лит.: Власов Н. А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971. С. С. Бердоносов.