Neutron

Neutron (n)
Vnitřní struktura neutronu: dva kvarky d a jeden kvark u.
Vnitřní struktura neutronu: dva kvarky d a jeden kvark u.
Obecné vlastnosti
KlasifikaceHadrony
Baryony
Fermiony
Složení2 kvarky d, 1 kvark u
Antičásticeantineutron
Fyzikální vlastnosti
Klidová hmotnost939,565 420 52(54)[1] MeV/c2
1,674 927 498 04(95)×10−27[1] kg
Elektrický náboje
0 C
Magnetický moment−1,913 042 73(45)[1] μN
Dipólový moment< 2,9×10−26[2] e·cm
Spin12
Izospin12
Stř. doba života881,5(1,5) s[2] (mimo jádro)
Interakceslabá interakce, silná interakce
Animace neutronu

Neutron je subatomární částice bez elektrického náboje (neutrální částice), jedna ze základních stavebních částic atomového jádra (nukleon) a tím téměř veškeré známé hmoty. Atomy lišící se jen počtem neutronů se nazývají izotopy. Neutrony se z atomu uvolňují při jaderných reakcích, volné neutrony způsobují řetězení štěpné reakce a jejich samostatný proud se nazývá neutronové záření.

Ve standardním modelu částicové fyziky se neutron skládá z jednoho kvarku u a dvou kvarků d. Mezi základní vlastnosti neutronu patří hmotnost, vlnová délka a spin. Antičásticí neutronu je antineutron.

Nukleony a elektrony

Neutron je společně s protonem a elektronem základní stavební částicí veškeré známé hmoty, neboť je součástí všech atomů běžné látky. Tedy s výjimkou pouze některých exotických atomů, zpravidla krátkodobě existujících pouze v extrémních podmínkách čí experimentech, které je napodobují. Neutrony a protony se často označují společným názvem nukleony.

Vlastnosti neutronu

  • S hmotností 940 MeV/c2 je jen mírně těžší než proton se svými 938 MeV/c2 a přibližně 1839krát hmotnější než elektron.

Dělení neutronů

Neutrony se mohou dělit podle své kinetické energie na:

  • chladné neutrony <0,002 eV
  • tepelné neutrony 0,002 – 0,5 eV
  • rezonanční neutrony 0,5 – 1000 eV
  • neutrony středních energií 1 keV – 500 keV
  • rychlé neutrony 500 keV – 10 MeV
  • neutrony s vysokými energiemi 10 MeV – 50 MeV
  • neutrony s velmi vysokými energiemi >50 MeV

Víceneutronové vázané stavy hmoty

Byly předpovězeny a později i experimentálně prokázány složené částice (přesněji korelované kvazivázané stavy) z více neutronů vázaných zbytkovou silnou interakcí, jako jsou dineutrony[3] a tetraneutrony[4][5][6][7]. Jejich střední doba života je však velmi krátká, u tetraneutronů např. pouhých 3 × 10−22 sekund.[8][9]

Hmota tvořená pouhými neutrony se z historických důvodů také nazývá neutronium (název navržený německým chemikem von Antropoffem pro hypotetický prvek s protonovým číslem 0). Kromě dineutronů a tetraneutronů je jejím představitelem degenerovaný neutronový plyn, velmi hustá stavební látka neutronových hvězd. V tomto případě jsou však neutrony vázány gravitací.

Význam

Ve fyzice a zejména chemii má význam počet neutronů v jádře, tzv. neutronové číslo, na základě kterého se rozlišují různé izotopy konkrétního prvku.

jaderné fyzice mají volné neutrony význam jako iniciátor štěpné jaderné reakce. Aby mohla v jaderném reaktoru probíhat řízená štěpná reakce, musí být neutrony zpomalovány pomocí některého z typů moderátoru neutronů.

astronomii je speciálním tělesem neutronová hvězda tvořená převážně neutrony. Vzniká jako závěrečná fáze vývoje hvězdy po výbuchu některých typů supernovy, kdy po gravitačním kolapsu vznikají neutrony spojením elektronů a protonů za vyzáření neutrin.

Historie

Podrobnější informace naleznete v článku Objev neutronu.

Existenci atomového jádra objevil a publikoval Ernest Rutherford v roce 1911 (Rutherfordův model atomu) a v roce 1920 formuloval hypotézu o jeho složení z protonů a neutronů. Experimentální důkaz neutronu včetně vysvětlení podal jeho žák James Chadwick v roce 1932. Publikoval jej v Nature 2. února. Měření, která neutron detekovala, provedli před tím i další fyzikové, ale mylně je interpretovali jako záření gama.

Odkazy

Reference

  1. a b c Fundamental Physical Constants; 2018 CODATA recommended values. NIST, květen 2019. Dostupné online, PDF (anglicky)
  2. a b c K. Nakamura et al., The Review of Particle Physics. J. Phys. G 37, 075021 (2010), 2011 partial update [1] Archivováno 28. 8. 2011 na Wayback Machine
  3. SCHIRBER, Michael. Nuclei Emit Paired-up Neutrons. Physics [online]. American Physical Society, 2012-03-09 [cit. 2021-12-16]. Roč. 5: 30. Dostupné online. (anglicky) 
  4. FAESTERMANN, Thomas; BERGMAIER, Andreas; GERNHÄUSER, Roman; KOLL, Dominik; MAHGOUB, Mahmoud. Indications for a bound tetraneutron. Physics Letters B [online]. 2021-11-26 [cit. 2021-12-16]. Roč. 824: 136799. Dostupné online. DOI 10.1016/j.physletb.2021.136799. (anglicky) 
  5. MIHULKA, Stanislav. Fyzici jsou na stopě dlouho hledaného tetraneutronu. OSEL.cz [online]. 2021-12-13 [cit. 2021-12-16]. Dostupné online. ISSN 1214-6307. 
  6. WOGAN, Tim. Elusive tetraneutron is discovered at Japanese lab. Physics World [online]. IOP Publishing, 2022-07-05 [cit. 2022-07-13]. Dostupné online. (anglicky) 
  7. DUER, M.; AUMANN, T.; GERNHÄUSER, R.; PANIN, V.; PASCHALIS, S.; ROSSI, D. M.; ACHOURI, N. L. Observation of a correlated free four-neutron system. S. 678–682. Nature [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-22 [cit. 2022-07-13]. Roč. 606, čís. 7915, s. 678–682. Dostupné online. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/s41586-022-04827-6. (anglicky) 
  8. DUER, M.; AUMANN, T.; GERNHÄUSER, R.; PANIN, V.; PASCHALIS, S.; ROSSI, D. M.; ACHOURI, N. L. Observation of a correlated free four-neutron system. S. 678–682. Nature [online]. Springer Nature Limited, 2022-06-22 [cit. 2022-06-28]. Roč. 606, čís. 7915, s. 678–682. Dostupné online. ISSN 1476-4687. DOI 10.1038/s41586-022-04827-6. (anglicky) 
  9. HOUSER, Pavel. Tetraneutron existuje méně než miliardtinu miliardtiny sekundy. SCIENCEmag.cz [online]. Nitemedia s.r.o., 2022-06-28 [cit. 2022-06-28]. Dostupné online. 

Související články

Externí odkazy

  • Logo Wikimedia Commons Obrázky, zvuky či videa k tématu neutron na Wikimedia Commons
  • Slovníkové heslo neutron ve Wikislovníku
Částice
Elementární částice
částice hmoty
(fermiony)
kvarky
kvark u • antikvark u • kvark d • antikvark d • kvark s • antikvark s • kvark c • antikvark c • kvark t • antikvark t • kvark b • antikvark b
leptony
elektronpozitronmion • antimion • tauon • antitauon • elektronové neutrinoelektronové antineutrinomionové neutrino • mionové antineutrino • tauonové neutrino • tauonové antineutrino
částice interakcí
(bosony)
hypotetické
částice interakcí
gravitonbosony X a Y • bosony W' a Z' • majoron • duální graviton
superpartneři
gluino • gravitino • chargino • neutralino • (fotino • higgsino • wino • zino) • slepton • skvark • axino
ostatní
axion • dilaton • magnetický monopól • Planckova částice • preon • sterilní neutrino • tachyon
Složené částice
hadrony
baryony
(fermiony)
nukleony
protonantiproton • neutron • antineutron
hyperony
ΔΛ • Σ, Σ* • Ξ, Ξ*Ω
ostatní baryonové rezonance
N • Δ • Λ, Λc, Λb • Σ, Σc, Σb • Ξ, Ξc, Ξb, Ξcc • Ω, Ωc, Ωb
mezony/kvarkonia
(bosony)
pionkaon • ρ • ηφ • ω • J/ψϒθ • B • D • T
exotické hadrony
tetrakvarky/dvoumezonové molekuly
(bosony)
Tacs0(2900)++ • Tacs0(2900)0 • X(2900) • X(3872) • X(4140) (s excitacemi X(4274), X(4500), X(4700)) • X(4630) • X(4685) • X(5568) • X(6900)
Zc(3900) • Zc(4430) • Zcs(4000)+ • Zcs(4220)+
pentakvarky
(fermiony)
Pc+(4312) • Pc+(4380) • Pc+(4440) • Pc+(4457) • PΛψs(4338)0
hexakvarky/dibaryony
(bosony)
d*(2380)
glueballs
(bosony)
odderon • pomeron (hypotetický)
další částice
částice neutronia (dineutrontetraneutron) • atomové jádro (deuteron • triton • heliončástice alfahyperjádro) • atom • superatom • exotické atomy (pozitronium • mionium • onium) • molekula
hypotetické
mezony/kvarkonia
exotické mezony
kvark-antikvark-gluonové kompozity
ostatní
dikvarky • leptokvarky • pomeron
Kvazičástice
Davydovův soliton • dropleton • elektronová díraexcitonfonon • magnon • plazmaron • plazmon • polaritonpolaron • roton • skyrmion • trion
Autoritní data Editovat na Wikidatech
  • NKC: ph123274
  • PSH: 3712
  • BNF: cb11944505r (data)
  • GND: 4041964-2
  • LCCN: sh85091222
  • NDL: 00573932
  • NLI: 987007565613105171