нейтрон

НЕЙТРОН (англ. neutron, от лат. neuter — ни тот, ни другой)

электрически нейтральная элементарная частица (символ n), входящая наряду с протонами (р) в состав практически всех атомных ядер. Общее название Н. и протонов в атомном ядре-нуклоны. Н. открыт в 1932 Дж. Чедвиком. Число Н. 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 Н. 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 Н. Q принимают равным 0; прямые эксперименты по отклонению пучка Н. в сильном электрич. поле дают значение Q, меньшее 10⁻²⁰е (е — элементарный электрич. заряд). Спин Н. 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).

Н. устойчивы только в составе стабильных атомных ядер. Свободные Н. нестабильны, схема распада Н.: n → р + е + (-антинейтрино); эта схема соответствует b⁻-распаду (см. радиоактивность). Среднее время жизни свободного Н. 15,3 мин, период полураспада Т_1/2 10,603 мин. Из-за сильного поглощения свободных Н. атомными ядрами среднее время жизни Н. в веществе значительно меньше; так, в плотном веществе оно не превышает сотен мкс.

Отсутствие у Н. 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 Н. с веществом существенно зависят от энергии Н. 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) Н. Медленные Н. (энергия ниже 10⁵ эВ) в осн. упруго рассеиваются на атомных ядрах или вызывают ядерные реакции типа (n, g) (радиационный захват H.). С участием медленных Н. возможны также экзотермич. ядерные реакции типа (п, р), (п, a) или деление атомных ядер. Для снижения энергии Н. используют разл. замедлители нейтронов (графит, вода и т. д.), ядра которых не поглощают Н.

Для исследований строения вещества используют тепловые Н., энергия которых сравнима с энергией тепловых колебаний атомов в твердом теле. При рассеянии тепловых Н. на монокристаллах имеет место дифракция Н. (см. дифракционные методы). Наличие у Н. магн. дипольного момента вызывает рассеяние Н. на атомах, что дает возможность изучать магн. структуру материалов (см. нейтронография).

Для регистрации Н. применяют детекторы, в материале которых Н. вызывают ядерные реакции, сопровождающиеся образованием вторичных заряженных частиц, которые далее и регистрируют [напр., в детекторе на основе В при ядерной реакции ¹⁰В (п, a)⁷Li возникают α-частицы].

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

^{Лит.: Власов Н.А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971.}

_{С. С. Бердоносов}