Fyzmatik | Neutrony kolem nás a v půdě

Málo známou skutečností je to, že v kosmickém záření k nám z vesmíru přiletí jen velmi málo neutronů. Většina neutronů vznikne srážkami protonů z kosmického záření s atomy ve vrchních vrstvách atmosféry. Nejvíce neutronů vzniká ve výškách 18 km nad povrchem země. Tady na každý 1cm2 povrchu myšlené koule o poloměru 6396 km vzniknou každou sekundu asi 4 neutrony. Přesněji řečeno uvolní se při jaderných reakcích z jader atomů vzduchu. Na celé takto uvažované kouli vznikne každou sekundu asi 5,14 . 10¹⁸ neutronů, které se rozletí různými směry různou rychlostí. Gravitační pole země nemá na jejich pohyb příliš vliv.

Neutrony s energií nižší než desetiny eV se nazývají tepelné neutrony. Pohybují se v atmosféře difůzním pohybem. Tento chaotický pohyb odpovídá tepelnému pohybu molekul plynu. Z celkového počtu neutronů, které vzniknou v atmosféře, 83% vyvolá rozmanité jaderné reakce nebo se rozpadne. Do kosmu unikne asi 16,8% neutronů z atmosféry. Na metr čtvereční povrchu Země, redukovaného na hladinu moře, dopadne každou sekundu průměrně 90 neutronů. Z toho by se zdálo, že u zemského povrchu letí plochou 1 cm2 jeden neutron každých 111 sekund. Ve skutečnosti to tak není, protože mnoho neutronů se od povrchu Země odrazí a mnoho jich zase těsně pod povrchem vzniká. Takto je tok neutronů u povrchu Země závislý od složení připovrchových vrstev a od jejich vlhkosti. Dostatečně citlivý detektor neutronů dává zajímavé informace o vlastnostech připovrchových vrstev Země a o půdách. Před 50 lety se zjistilo, že asi 100 m nad zemí je neutronů nejméně. Sem už neutrony z povrchu země nedoletí. U vodní hladiny se naměřil o polovinu menší tok neutronů než nad půdou. Od vodní hladiny se jich totiž méně odrazí a méně jich také ve vodě vzniká. S rostoucí hloubkou pod povrchem země neutronů nejdříve přibývá. Nejvíce je jich asi půl metru pod povrchem. Tady je jich téměř stejně jako v atmosféře ve výšce 18 km. Dále jich s hloubkou ubývá. V hloubce 5 m jejich jen tolik, jako nad povrchem a jejich množství se s rostoucí hloubkou pomalu zmenšuje. Uvolňují se jen při jaderných přeměnách, neboť obzvláště v granitech je dost rozptýleného uranu a thoria. Neutronů výrazně ubude 5 až 6 km pod povrchem země, kde jich podle odborné literatury je jen milióntina maximálního množství.