80 let od objevu neutronu Chadwickem

16. prosinec 2012 | 06.00 |

Existenci neutronu předpověděl objevitel atomového jádra Rutheford už v roce 1920. Po neutronu pak pátrali vědci v předních evropských laboratořích:  W. Bothe a H. Becker v Německu  a  I. Curie a F. Joliot ve Francii. Výsledky získané ze svých experimentů nesprávně vyhodnotili jako gama záření.  Objev neutronu je tak přičítán v roce 1932 Jamesu  Chadwickovi, který pomocí α částic ozařoval beryllium a zjistil, že při následné reakci vzniká záření, které se nevychyluje od původního směru ani v elektrickém poli ani v magnetickém poli. Přitom snadno reaguje s parafinem, ze kterého pak vylétávají protony s energií, kterou před vytržením protonu z parafinu, nesla částice o zhruba stejné nenulové klidové hmotnosti  jakou měl proton. Vzhledem k jejich vysoké pronikavosti a nízké ionizační schopnosti nemají tyto částice elektrický náboj a proto jsou nazývány jako neutrony.

Neutron je společně s protonem a elektronem základní stavební částicí veškeré známé hmoty, protože až na izotop lehkého vodíku je součástí jader atomů. Mimo atomové jádro je neutron nestabilní se střední dobou života asi 14,7 minut, přičemž se rozpadá na proton, elektron a elektronové antineutrino. Tomuto procesu, který způsobuje radioaktivní přeměnu některých jader, říkáme beta rozpad.

Hmotnost neutronu byla poprvé určena na základě měření jejich pružného rozptylu pomocí zákona zachování energie a zákona zachování hybnosti.  Má hmotnost o něco málo větší než proton, ale je 1840 krát těžší než elektron.

Neutron se řadí mezi fermiony a baryony. Skládá se ze dvou kvarků down a jednoho up, které se přitahují silnou interakcí, zprostředkovanou gluony.

Ve 30. letech 20. století byly teoreticky předpovězeny útvary složené  z neutronů - neutronové hvězdy. Jsou závěrečným stadiem vývoje hvězdy v podobách gravitačního kolapsu velmi hmotných červených veleobrů nebo při výbuchu supernovy typu II. Obrovský tlak způsobuje "vtlačení" elektronů do protonů za vzniku neutronů a neutrin. Gravitace je kompenzována tlakem, který má původ v Pauliho vylučovacím principu. Fermiony, mezi které neutrony patří, nechtějí sdílet stejný stav, což se projevuje jako tlak, bránící dalšímu smršťování. Neutronové hvězdy mají v průměru mezi 10 a 20 km. Hustota materiálu, ze kterého jsou tvořeny, je nepředstavitelných 8×1013 až 2×1015 g/cm³, za kterých se látka chová jako degenerovaný neutronový plyn.  Pokud veškerou hmotu hvězdy o hmotnosti jednoho a půl Slunce stlačíte do koule o poloměru 10 až 20 km vznikne extrémně husté těleso.  Jedna čajová lžička materiálu neutronové hvězdy by tak vážila miliardu tun

Magnetické pole neutronové hvězdy je extrémně silné. Magnetická indukce dosahuje hodnot od 106 až do 109 T. Silná magnetická pole dělají z neutronových hvězd pulsary, zdroje pravidelně se opakujících záblesků záření, které fungují jako vesmírný maják.

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře

RE: 80 let od objevu neutronu Chadwickem tomáš kanclíř 28. 03. 2013 - 18:30