El neutrón es una partícula subatómica , símbolo
norte
o
norte0
, que tiene una carga neutra (ni positiva ni negativa) y una masa ligeramente mayor que la de un protón . Los protones y neutrones constituyen los núcleos de los átomos . Dado que los protones y los neutrones se comportan de manera similar dentro del núcleo, y cada uno tiene una masa de aproximadamente una unidad de masa atómica , ambos se denominan nucleones . [7] Sus propiedades e interacciones son descritas por la física nuclear .
Clasificación | Barión |
---|---|
Composición | 1 quark arriba , 2 quarks abajo |
Estadísticas | Fermiónico |
Interacciones | Gravedad , débil , fuerte , electromagnética |
Símbolo | norte , norte0 , norte0 |
Antipartícula | Antineutrón |
Teorizado | Ernest Rutherford [1] (1920) |
Descubierto | James Chadwick [2] (1932) |
Masa | 1.674 927 498 04 (95) × 10 −27 kg [3] 939,565 420 52 (54) MeV / c 2 [3] 1,008 664 915 88 (49) Da [4] |
Vida media | 879,4 (6) s ( gratis ) [5] |
Carga eléctrica | 0 e (−2 ± 8) × 10 −22 e (límites experimentales) [6] |
Momento dipolo eléctrico | < 2,9 × 10 −26 e ⋅cm (límite superior experimental) |
Polarizabilidad eléctrica | 1,16 (15) × 10 −3 fm 3 |
Momento magnético | −0,966 236 50 (23) × 10 −26 J · T −1 [4] −1,041 875 63 (25) × 10 −3 μ B [4] −1,913 042 73 (45) μ N [4] |
Polarizabilidad magnética | 3,7 (20) × 10 −4 fm 3 |
Girar | 1/2 |
Isospin | - 1/2 |
Paridad | +1 |
Condensado | Yo ( J P ) = 1/2( 1/2+ ) |
Las propiedades químicas de un átomo están determinadas principalmente por la configuración de los electrones que orbitan el núcleo pesado del átomo. La configuración electrónica está determinada por la carga del núcleo, que está determinada por el número de protones o número atómico . El número de neutrones es el número de neutrones . Los neutrones no afectan la configuración electrónica, pero la suma de los números atómicos y de neutrones es la masa del núcleo.
Los átomos de un elemento químico que solo difieren en el número de neutrones se denominan isótopos . Por ejemplo, el carbono , con número atómico 6, tiene un isótopo abundante carbono-12 con 6 neutrones y un raro isótopo carbono-13 con 7 neutrones. Algunos elementos se encuentran en la naturaleza con un solo isótopo estable , como el flúor . Otros elementos se encuentran con muchos isótopos estables, como el estaño con diez isótopos estables.
Las propiedades de un núcleo atómico dependen tanto de los números atómicos como de los neutrones. Con su carga positiva, los protones dentro del núcleo son repelidos por la fuerza electromagnética de largo alcance , pero la fuerza nuclear mucho más fuerte, pero de corto alcance, une a los nucleones estrechamente. Los neutrones son necesarios para la estabilidad de los núcleos, con la excepción del núcleo de hidrógeno de un solo protón . Los neutrones se producen copiosamente en la fisión y fusión nucleares . Son un contribuyente principal a la nucleosíntesis de elementos químicos dentro de las estrellas a través de los procesos de fisión, fusión y captura de neutrones .
El neutrón es esencial para la producción de energía nuclear. En la década posterior al descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932, [8] se utilizaron neutrones para inducir muchos tipos diferentes de transmutaciones nucleares . Con el descubrimiento de la fisión nuclear en 1938, [9] se comprendió rápidamente que, si un evento de fisión producía neutrones, cada uno de estos neutrones podría causar más eventos de fisión, en una cascada conocida como reacción en cadena nuclear . [10] Estos eventos y hallazgos llevaron al primer reactor nuclear autosuficiente ( Chicago Pile-1 , 1942) y la primera arma nuclear ( Trinity , 1945).
Los neutrones libres, aunque no ionizan directamente átomos, causan radiación ionizante . Por tanto, pueden ser un peligro biológico, según la dosis. [10] Existe en la Tierra un pequeño flujo natural de "fondo de neutrones" de neutrones libres, causado por lluvias de rayos cósmicos y por la radiactividad natural de elementos espontáneamente fisionables en la corteza terrestre . [11] Las fuentes de neutrones dedicadas como los generadores de neutrones , los reactores de investigación y las fuentes de espalación producen neutrones libres para su uso en la irradiación y en experimentos de dispersión de neutrones .
Descripción
Un núcleo atómico está formado por una cantidad de protones, Z (el número atómico ) y una cantidad de neutrones, N (el número de neutrones ), unidos por la fuerza nuclear . El número atómico determina las propiedades químicas del átomo y el número de neutrones determina el isótopo o nucleido . [10] Los términos isótopo y nucleido se utilizan a menudo como sinónimos , pero se refieren a propiedades químicas y nucleares, respectivamente. Los isótopos son nucleidos con el mismo número atómico, pero diferente número de neutrones. Los nucleidos con el mismo número de neutrones, pero diferente número atómico, se denominan isotonas . El número de masa atómica , A , es igual a la suma de los números atómicos y de neutrones. Los nucleidos con el mismo número de masa atómica, pero diferentes números atómicos y de neutrones, se denominan isobaras .
El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno (con el símbolo químico 1 H) es un protón solitario. Los núcleos de los isótopos de hidrógeno pesado deuterio (D o 2 H) y tritio (T o 3 H) contienen un protón unido a uno y dos neutrones, respectivamente. Todos los demás tipos de núcleos atómicos están compuestos por dos o más protones y varios números de neutrones. El nucleido más común del elemento químico común plomo , 208 Pb, tiene 82 protones y 126 neutrones, por ejemplo. La tabla de nucleidos comprende todos los nucleidos conocidos. Aunque no es un elemento químico, el neutrón se incluye en esta tabla. [12]
El neutrón libre tiene una masa de 939,565,413.3 eV / c 2 , o1.674 927 471 × 10 −27 kg , o1.008 664 915 88 ud . [4] El neutrón tiene un radio cuadrático medio de aproximadamente0.8 × 10 −15 m , o 0.8 fm , [13] y es un fermión de espín ½ . [14] El neutrón no tiene carga eléctrica mensurable. Con su carga eléctrica positiva, el protón está directamente influenciado por los campos eléctricos , mientras que el neutrón no se ve afectado por los campos eléctricos. Pero el neutrón tiene un momento magnético , por lo que el neutrón está influenciado por campos magnéticos . El momento magnético del neutrón tiene un valor negativo, porque su orientación es opuesta al giro del neutrón. [15]
Un neutrón libre es inestable, se descompone en un protón, electrón y antineutrino con una vida media de poco menos de 15 minutos (879,6 ± 0,8 s ). [5] Esta desintegración radiactiva , conocida como desintegración beta , es posible porque la masa del neutrón es ligeramente mayor que la del protón. El protón libre es estable. Sin embargo, los neutrones o protones unidos en un núcleo pueden ser estables o inestables, dependiendo del nucleido . La desintegración beta, en la que los neutrones se desintegran en protones, o viceversa, está gobernada por la fuerza débil y requiere la emisión o absorción de electrones y neutrinos, o sus antipartículas.
Los protones y neutrones se comportan de manera casi idéntica bajo la influencia de la fuerza nuclear dentro del núcleo. El concepto de isospin , en el que el protón y el neutrón se consideran dos estados cuánticos de la misma partícula, se utiliza para modelar las interacciones de los nucleones por las fuerzas nucleares o débiles. Debido a la fuerza de la fuerza nuclear a distancias cortas, la energía de unión de los nucleones es más de siete órdenes de magnitud mayor que la energía electromagnética que une los electrones en los átomos. Las reacciones nucleares (como la fisión nuclear ) tienen, por tanto, una densidad de energía que es más de diez millones de veces mayor que la de las reacciones químicas . Debido a la equivalencia masa-energía , las energías de enlace nuclear reducen la masa de los núcleos. En última instancia, la capacidad de la fuerza nuclear para almacenar energía que surge de la repulsión electromagnética de los componentes nucleares es la base de la mayor parte de la energía que hace posibles los reactores nucleares o las bombas. En la fisión nuclear, la absorción de un neutrón por un nucleido pesado (p. Ej., Uranio-235 ) hace que el nucleido se vuelva inestable y se rompa en nucleidos ligeros y neutrones adicionales. Los nucleidos ligeros cargados positivamente luego se repelen, liberando energía potencial electromagnética .
El neutrón se clasifica como hadrón porque es una partícula compuesta de quarks . El neutrón también se clasifica como barión , porque está compuesto por tres quarks de valencia . [16] El tamaño finito del neutrón y su momento magnético indican que el neutrón es una partícula compuesta , en lugar de elemental . Un neutrón contiene dos quarks abajo con carga - 1 ⁄ 3 e y un quark arriba con carga + 2 ⁄ 3 e .
Al igual que los protones, los quarks del neutrón se mantienen unidos por la fuerza fuerte , mediada por gluones . [17] La fuerza nuclear resulta de los efectos secundarios de la fuerza fuerte más fundamental .
Descubrimiento
La historia del descubrimiento del neutrón y sus propiedades es fundamental para los extraordinarios desarrollos de la física atómica que se produjeron en la primera mitad del siglo XX, lo que finalmente condujo a la bomba atómica en 1945. En el modelo de Rutherford de 1911, el átomo consistía en un pequeño núcleo masivo cargado positivamente rodeado por una nube mucho más grande de electrones cargados negativamente. En 1920, Rutherford sugirió que el núcleo consistía en protones positivos y partículas con carga neutra, sugirió que era un protón y un electrón unido de alguna manera. [18] Se asumió que los electrones residían dentro del núcleo porque se sabía que la radiación beta consistía en electrones emitidos por el núcleo. [18] Rutherford llamó a estas partículas no cargadas neutrones , por la raíz latina de neutralis (neutro) y el sufijo griego -on (un sufijo utilizado en los nombres de partículas subatómicas, es decir, electrón y protón ). [19] [20] Pero las referencias a la palabra neutrón en relación con el átomo se pueden encontrar en la literatura ya en 1899. [21]
El químico estadounidense WD Harkins predijo correctamente la existencia del neutrón en 1920 (como un complejo protón-electrón) y fue el primero en utilizar la palabra "neutrón" en relación con el núcleo atómico. [22] [23] A lo largo de la década de 1920, los físicos asumieron que el núcleo atómico estaba compuesto de protones y "electrones nucleares" [24] [25] pero había problemas obvios. Fue difícil reconciliar el modelo protón-electrón para núcleos con la relación de incertidumbre de Heisenberg de la mecánica cuántica. [26] [27] La paradoja de Klein , [28] descubierta por Oskar Klein en 1928, presentó más objeciones de la mecánica cuántica a la noción de un electrón confinado dentro de un núcleo. [26] Las propiedades observadas de los átomos y las moléculas eran inconsistentes con el espín nuclear esperado de la hipótesis protón-electrón. Tanto los protones como los electrones tienen un giro intrínseco de ½ ħ . Los isótopos de la misma especie (es decir, que tienen el mismo número de protones) pueden tener espín tanto entero como fraccionario, es decir, el espín del neutrón debe ser también fraccionario (½ ħ ). Pero no hay forma de organizar los espines de un electrón y un protón (que se supone que se unen para formar un neutrón) para obtener el espín fraccionario de un neutrón.
En 1931, Walther Bothe y Herbert Becker descubrieron que si la radiación de partículas alfa del polonio caía sobre el berilio , el boro o el litio , se producía una radiación inusualmente penetrante. La radiación no fue influenciada por un campo eléctrico, por lo que Bothe y Becker asumieron que era radiación gamma . [29] [30] Al año siguiente Irène Joliot-Curie y Frédéric Joliot-Curie en París demostraron que si esta radiación "gamma" caía sobre la parafina , o cualquier otro compuesto que contenga hidrógeno , expulsaba protones de muy alta energía. [31] Ni Rutherford ni James Chadwick del Laboratorio Cavendish de Cambridge quedaron convencidos por la interpretación de los rayos gamma. [32] Chadwick realizó rápidamente una serie de experimentos que demostraron que la nueva radiación consistía en partículas sin carga con aproximadamente la misma masa que el protón. [8] [33] [34] Estas partículas eran neutrones. Chadwick ganó el Premio Nobel de Física de 1935 por este descubrimiento. [2]
Werner Heisenberg [35] [36] [37] y otros desarrollaron rápidamente modelos para un núcleo atómico que consta de protones y neutrones . [38] [39] El modelo protón-neutrón explicó el rompecabezas de los espines nucleares. Los orígenes de la radiación beta fueron explicados por Enrico Fermi en 1934 mediante el proceso de desintegración beta , en el que el neutrón se desintegra en un protón creando un electrón y un neutrino (aún no descubierto). [40] En 1935, Chadwick y su estudiante de doctorado Maurice Goldhaber informaron de la primera medición precisa de la masa del neutrón. [41] [42]
En 1934, Fermi había bombardeado elementos más pesados con neutrones para inducir radiactividad en elementos de alto número atómico. En 1938, Fermi recibió el Premio Nobel de Física "por sus demostraciones de la existencia de nuevos elementos radiactivos producidos por la irradiación de neutrones y por su descubrimiento relacionado de las reacciones nucleares provocadas por neutrones lentos". [43] En 1938, Otto Hahn , Lise Meitner y Fritz Strassmann descubrieron la fisión nuclear , o el fraccionamiento de núcleos de uranio en elementos ligeros, inducida por bombardeo de neutrones. [44] [45] [46] En 1945, Hahn recibió el Premio Nobel de Química en 1944 "por su descubrimiento de la fisión de núcleos atómicos pesados". [47] [48] [49] El descubrimiento de la fisión nuclear conduciría al desarrollo de la energía nuclear y la bomba atómica al final de la Segunda Guerra Mundial.
La desintegración beta y la estabilidad del núcleo.
Dado que los protones que interactúan tienen una repulsión electromagnética mutua que es más fuerte que su interacción nuclear atractiva , los neutrones son un componente necesario de cualquier núcleo atómico que contenga más de un protón (ver relación diprotón y neutrón-protón ). [50] Los neutrones se unen a los protones y entre sí en el núcleo a través de la fuerza nuclear , moderando efectivamente las fuerzas repulsivas entre los protones y estabilizando el núcleo.
Los neutrones y protones unidos en un núcleo forman un sistema mecánico cuántico en el que cada nucleón está unido en un estado cuántico jerárquico particular. Los protones pueden descomponerse en neutrones, o viceversa, dentro del núcleo. Este proceso, llamado desintegración beta , requiere la emisión de un electrón o positrón y un neutrino asociado . Estas partículas emitidas se llevan el exceso de energía cuando un nucleón cae de un estado cuántico a un estado de menor energía, mientras que el protón (o neutrón) cambia a neutrón (o protón). Tales procesos de desintegración pueden ocurrir solo si lo permiten la conservación de energía básica y las restricciones mecánicas cuánticas. La estabilidad de los núcleos depende de estas limitaciones.
Desintegración de neutrones libre
Fuera del núcleo, los neutrones libres son inestables y tienen una vida media de879,6 ± 0,8 s (aproximadamente 14 minutos, 40 segundos); por lo tanto, la vida media de este proceso (que difiere de la vida media en un factor de ln (2) = 0,693 ) es610,1 ± 0,7 s (aproximadamente 10 minutos, 10 segundos). [51] [52] Esta desintegración solo es posible porque la masa del protón es menor que la del neutrón. Por la equivalencia masa-energía, cuando un neutrón se desintegra en un protón de esta manera, alcanza un estado de menor energía. La desintegración beta del neutrón, descrita anteriormente, se puede denotar por la desintegración radiactiva : [53]
norte0
→
pag+
+
mi-
+
ν
mi
dónde
pag+
,
mi-
, y
ν
midenotan el protón, el electrón y el antineutrino electrónico, respectivamente. Para el neutrón libre, la energía de desintegración para este proceso (basada en las masas del neutrón, el protón y el electrón) es 0,782343 MeV. La energía máxima del electrón de desintegración beta (en el proceso en el que el neutrino recibe una pequeña cantidad de energía cinética) se ha medido en 0,782 ± 0,013 MeV. [54] Este último número no está lo suficientemente bien medido para determinar la masa en reposo comparativamente pequeña del neutrino (que en teoría debe restarse de la energía cinética máxima del electrón), así como la masa del neutrino está restringida por muchos otros métodos.
Una pequeña fracción (aproximadamente uno en 1000) de neutrones libres se desintegra con los mismos productos, pero agrega una partícula adicional en forma de rayo gamma emitido:
norte0
→
pag+
+
mi-
+
ν
mi +
γ
Este rayo gamma puede considerarse como un " bremsstrahlung interno " que surge de la interacción electromagnética de la partícula beta emitida con el protón. La producción interna de rayos gamma bremsstrahlung es también una característica menor de la desintegración beta de los neutrones ligados (como se analiza a continuación).
Una minoría muy pequeña de desintegraciones de neutrones (alrededor de cuatro por millón) son las llamadas "desintegraciones de dos cuerpos (neutrones)", en las que se producen un protón, un electrón y un antineutrino como de costumbre, pero el electrón no alcanza los 13,6 eV necesarios energía para escapar del protón (la energía de ionización del hidrógeno ) y, por lo tanto, simplemente permanece unido a él, como un átomo de hidrógeno neutro (uno de los "dos cuerpos"). En este tipo de desintegración de neutrones libres, casi toda la energía de desintegración de neutrones es llevada por el antineutrino (el otro "cuerpo"). (El átomo de hidrógeno retrocede con una velocidad de solo aproximadamente (energía de desintegración) / (energía de reposo de hidrógeno) veces la velocidad de la luz, o 250 km / s).
La transformación de un protón libre en un neutrón (más un positrón y un neutrino) es energéticamente imposible, ya que un neutrón libre tiene una masa mayor que un protón libre. Pero una colisión de alta energía de un protón y un electrón o neutrino puede resultar en un neutrón.
Desintegración de neutrones ligados
Mientras que un neutrón libre tiene una vida media de aproximadamente 10,2 min, la mayoría de los neutrones dentro de los núcleos son estables. Según el modelo de capa nuclear , los protones y neutrones de un nucleido son un sistema mecánico cuántico organizado en niveles de energía discretos con números cuánticos únicos . Para que un neutrón se desintegra, el protón resultante requiere un estado disponible con menor energía que el estado inicial del neutrón. En núcleos estables, los posibles estados de menor energía están todos llenos, lo que significa que cada uno de ellos está ocupado por dos protones con giro hacia arriba y hacia abajo. Por tanto, el principio de exclusión de Pauli no permite la desintegración de un neutrón a un protón dentro de núcleos estables. La situación es similar a la de los electrones de un átomo, donde los electrones tienen orbitales atómicos distintos y se les impide decaer a estados de menor energía, con la emisión de un fotón , por el principio de exclusión.
Los neutrones en núcleos inestables pueden desintegrarse por desintegración beta como se describió anteriormente. En este caso, un estado cuántico energéticamente permitido está disponible para el protón resultante de la desintegración. Un ejemplo de esta desintegración es el carbono-14 (6 protones, 8 neutrones) que se desintegra en nitrógeno-14 (7 protones, 7 neutrones) con una vida media de aproximadamente 5.730 años.
Dentro de un núcleo, un protón puede transformarse en un neutrón a través de la desintegración beta inversa , si un estado cuántico energéticamente permitido está disponible para el neutrón. Esta transformación se produce por emisión de un positrón y un neutrino electrónico:
pag+
→
norte0
+
mi+
+
ν
mi
La transformación de un protón en un neutrón dentro de un núcleo también es posible mediante la captura de electrones :
pag+
+
mi-
→
norte0
+
ν
mi
La captura de positrones por neutrones en núcleos que contienen un exceso de neutrones también es posible, pero se ve obstaculizada porque los positrones son repelidos por el núcleo positivo y se aniquilan rápidamente cuando encuentran electrones.
Competencia de tipos de desintegración beta
El único isótopo cobre-64 (29 protones, 35 neutrones) ilustra tres tipos de desintegración beta en competencia , que tiene una vida media de aproximadamente 12,7 horas. Este isótopo tiene un protón desapareado y un neutrón desapareado, por lo que el protón o el neutrón pueden desintegrarse. Es casi igualmente probable que este nucleido en particular sufra desintegración de protones (por emisión de positrones , 18% o por captura de electrones , 43%) o desintegración de neutrones (por emisión de electrones, 39%).
Decaimiento del neutrón por física de partículas elementales
Dentro del marco teórico del Modelo Estándar para la física de partículas, el neutrón está compuesto por dos quarks abajo y un quark arriba. El único modo de desintegración posible para el neutrón que conserva el número de bariones es que uno de los quarks de neutrones cambie de sabor a través de la interacción débil . La decadencia de uno de quarks abajo del neutrón en un quark más ligero hasta se puede lograr mediante la emisión de un Higgs W . Mediante este proceso, la descripción del modelo estándar de desintegración beta, el neutrón se desintegra en un protón (que contiene uno abajo y dos quarks arriba), un electrón y un electrón antineutrino .
La desintegración del protón en un neutrón ocurre de manera similar a través de la fuerza electrodébil. La desintegración de uno de los quarks ascendentes del protón en un quark descendente se puede lograr mediante la emisión de un bosón W. El protón se desintegra en un neutrón, un positrón y un neutrino electrónico. Esta reacción solo puede ocurrir dentro de un núcleo atómico que tiene un estado cuántico a menor energía disponible para el neutrón creado.
Propiedades intrinsecas
Masa
La masa de un neutrón no se puede determinar directamente mediante espectrometría de masas, ya que no tiene carga eléctrica. Pero dado que las masas de un protón y de un deuterón se pueden medir con un espectrómetro de masas, la masa de un neutrón se puede deducir restando la masa del protón de la masa del deuterón, siendo la diferencia la masa del neutrón más la energía de enlace del deuterio. (expresado como energía emitida positiva). Este último se puede medir directamente midiendo la energía () del single Fotón gamma de 0,7822 MeV emitido cuando un deuterón está formado por un protón que captura un neutrón (esto es exotérmico y ocurre con neutrones de energía cero). La pequeña energía cinética de retroceso () del deuterón (aproximadamente el 0,06% de la energía total) también debe tenerse en cuenta.
La energía de los rayos gamma se puede medir con alta precisión mediante técnicas de difracción de rayos X, como lo hicieron por primera vez Bell y Elliot en 1948. Los mejores valores modernos (1986) para la masa de neutrones mediante esta técnica los proporcionan Greene, et al. . [55] Estos dan una masa de neutrones de:
- m neutrón = 1,008 644 904 (14) u
El valor de la masa de neutrones en MeV se conoce con menos precisión, debido a la menor precisión en la conversión conocida de u en MeV: [56]
- m neutrón = 939,565 63 (28) MeV / c 2 .
Otro método para determinar la masa de un neutrón comienza con la desintegración beta del neutrón, cuando se miden los momentos del protón y el electrón resultantes.
Carga eléctrica
La carga eléctrica total del neutrón es 0 e . Este valor cero se ha probado experimentalmente, y el límite experimental actual para la carga del neutrón es−2 (8) × 10 −22 e , [6] o-3 (13) × 10 -41 C . Este valor es consistente con cero, dadas las incertidumbres experimentales (indicadas entre paréntesis). En comparación, la carga del protón es+1 e .
Momento magnético
Aunque el neutrón es una partícula neutra, el momento magnético de un neutrón no es cero. El neutrón no se ve afectado por los campos eléctricos, pero sí por los campos magnéticos. El momento magnético del neutrón es una indicación de su subestructura de quarks y distribución de carga interna. [57] El valor del momento magnético del neutrón fue medido directamente por primera vez por Luis Alvarez y Felix Bloch en Berkeley, California , en 1940. [58] Alvarez y Bloch determinaron que el momento magnético del neutrón era μ n =−1,93 (2) μ N , donde μ N es el magnetón nuclear .
En el modelo de quarks para hadrones , el neutrón está compuesto por un quark arriba (carga +2/3 e ) y dos quarks abajo (carga −1/3 e ). [57] El momento magnético del neutrón se puede modelar como una suma de los momentos magnéticos de los quarks constituyentes. [59] El cálculo asume que los quarks se comportan como partículas de Dirac puntuales, cada una con su propio momento magnético. De manera simplista, el momento magnético del neutrón puede verse como resultado de la suma vectorial de los tres momentos magnéticos de los quarks, más los momentos magnéticos orbitales causados por el movimiento de los tres quarks cargados dentro del neutrón.
En uno de los primeros éxitos del modelo estándar en 1964, Mirza AB Beg, Benjamin W. Lee y Abraham Pais calcularon teóricamente que la relación entre los momentos magnéticos de los protones y los neutrones era −3/2, lo que concuerda con el valor experimental dentro de 3 %. [60] [61] [62] El valor medido para esta relación es−1,459 898 05 (34) . [4] Una contradicción de la base de la mecánica cuántica de este cálculo con el principio de exclusión de Pauli , llevó al descubrimiento de la carga de color para los quarks por Oscar W. Greenberg en 1964. [60]
El tratamiento anterior compara neutrones con protones, lo que permite restar el comportamiento complejo de los quarks entre modelos y simplemente explorar cuáles serían los efectos de las diferentes cargas de los quarks (o tipo de quarks). Tales cálculos son suficientes para mostrar que el interior de los neutrones es muy parecido al de los protones, salvo por la diferencia en la composición de los quarks con un quark abajo en el neutrón que reemplaza a un quark arriba en el protón.
El momento magnético de los neutrones se puede calcular aproximadamente asumiendo una función de onda mecánica cuántica no relativista simple para bariones compuestos por tres quarks. Un cálculo sencillo proporciona estimaciones bastante precisas de los momentos magnéticos de neutrones, protones y otros bariones. [59] Para un neutrón, el resultado final de este cálculo es que el momento magnético del neutrón está dado por μ n = 4/3 μ d - 1/3 μ u , donde μ d y μ u son los momentos magnéticos para los quarks down y up, respectivamente. Este resultado combina los momentos magnéticos intrínsecos de los quarks con sus momentos magnéticos orbitales y asume que los tres quarks están en un estado cuántico dominante particular.
Barión | Momento magnético del modelo de quark | Computado () | Observado () |
---|---|---|---|
pag | 4/3 μ u - 1/3 μ d | 2,79 | 2.793 |
norte | 4/3 μ d - 1/3 μ u | −1,86 | −1,913 |
Los resultados de este cálculo son alentadores, pero se supuso que las masas de los quarks up o down eran 1/3 de la masa de un nucleón. [59] Las masas de los quarks son en realidad solo alrededor del 1% de la de un nucleón. [63] La discrepancia se debe a la complejidad del Modelo Estándar para nucleones, donde la mayor parte de su masa se origina en los campos de gluones , partículas virtuales y su energía asociada que son aspectos esenciales de la fuerza fuerte . [63] [64] Además, el complejo sistema de quarks y gluones que constituyen un neutrón requiere un tratamiento relativista. [65] Pero el momento magnético del nucleón se ha calculado numéricamente con éxito a partir de los primeros principios , incluidos todos los efectos mencionados y utilizando valores más realistas para las masas de los quarks. El cálculo arrojó resultados que estaban bastante de acuerdo con la medición, pero requirió importantes recursos informáticos. [66] [67]
Girar
El neutrón es una partícula de espín 1/2, es decir, es un fermión con momento angular intrínseco igual a 1/2 ħ , donde ħ es la constante de Planck reducida . Durante muchos años después del descubrimiento del neutrón, su giro exacto fue ambiguo. Aunque se asumió que era una partícula de Dirac de giro 1/2 , persistía la posibilidad de que el neutrón fuera una partícula de giro 3/2. Las interacciones del momento magnético del neutrón con un campo magnético externo se aprovecharon para determinar finalmente el giro del neutrón. [68] En 1949, Hughes y Burgy midieron los neutrones reflejados por un espejo ferromagnético y encontraron que la distribución angular de las reflexiones era consistente con el espín 1/2. [69] En 1954, Sherwood, Stephenson y Bernstein emplearon neutrones en un experimento de Stern-Gerlach que utilizó un campo magnético para separar los estados de espín de los neutrones. Registraron dos de estos estados de giro, consistentes con una partícula de 1/2 giro. [68] [70]
Como fermión, el neutrón está sujeto al principio de exclusión de Pauli ; dos neutrones no pueden tener los mismos números cuánticos. Ésta es la fuente de la presión de degeneración que hace posibles las estrellas de neutrones .
Estructura y geometría de la distribución de cargas.
Un artículo publicado en 2007 con un análisis independiente del modelo concluyó que el neutrón tiene un exterior cargado negativamente, un centro cargado positivamente y un núcleo negativo. [71] En una visión clásica simplificada, la "piel" negativa del neutrón lo ayuda a ser atraído por los protones con los que interactúa en el núcleo; pero la principal atracción entre neutrones y protones es a través de la fuerza nuclear , que no implica carga eléctrica.
La vista clásica simplificada de la distribución de carga del neutrón también "explica" el hecho de que el dipolo magnético del neutrón apunta en la dirección opuesta a su vector de momento angular de espín (en comparación con el protón). Esto le da al neutrón, en efecto, un momento magnético que se asemeja a una partícula cargada negativamente. Esto puede conciliarse clásicamente con un neutrón neutro compuesto por una distribución de carga en la que las subpartes negativas del neutrón tienen un radio de distribución promedio más grande y, por lo tanto, contribuyen más al momento dipolar magnético de la partícula que las partes positivas que son , en promedio, más cerca del núcleo.
Momento dipolo eléctrico
El modelo estándar de física de partículas predice una pequeña separación de carga positiva y negativa dentro del neutrón que conduce a un momento dipolar eléctrico permanente . [72] Pero el valor predicho está muy por debajo de la sensibilidad actual de los experimentos. De varios acertijos sin resolver en física de partículas , queda claro que el Modelo Estándar no es la descripción final y completa de todas las partículas y sus interacciones. Las nuevas teorías que van más allá del modelo estándar generalmente conducen a predicciones mucho más grandes para el momento dipolar eléctrico del neutrón. Actualmente, hay al menos cuatro experimentos que intentan medir por primera vez un momento dipolar eléctrico de neutrones finitos, que incluyen:
- Experimento criogénico de electroerosión por neutrones en curso en el Institut Laue-Langevin [73]
- Experimento nEDM en construcción en la nueva fuente UCN en el Instituto Paul Scherrer [74]
- Se prevé un experimento nEDM en la fuente de neutrones de espalación [75] [76]
- Experimento nEDM en construcción en el Institut Laue-Langevin [77]
Antineutrón
El antineutrón es la antipartícula del neutrón. Fue descubierto por Bruce Cork en 1956, un año después del descubrimiento del antiprotón . La simetría CPT impone fuertes restricciones a las propiedades relativas de las partículas y antipartículas, por lo que el estudio de los antineutrones proporciona pruebas rigurosas sobre la simetría CPT. La diferencia fraccional en las masas del neutrón y el antineutrón es(9 ± 6) × 10 −5 . Dado que la diferencia está a solo dos desviaciones estándar de cero, esto no proporciona ninguna evidencia convincente de violación del CPT. [51]
Compuestos de neutrones
Dineutrones y tetraneutrones
La existencia de cúmulos estables de 4 neutrones, o tetraneutrones , ha sido hipotetizada por un equipo liderado por Francisco-Miguel Marqués en el Laboratorio de Física Nuclear del CNRS basado en observaciones de la desintegración de núcleos de berilio -14. Esto es particularmente interesante porque la teoría actual sugiere que estos grupos no deberían ser estables.
En febrero de 2016, el físico japonés Susumu Shimoura de la Universidad de Tokio y sus colaboradores informaron que habían observado los supuestos tetraneutrones por primera vez de forma experimental. [78] Los físicos nucleares de todo el mundo dicen que este descubrimiento, si se confirma, sería un hito en el campo de la física nuclear y sin duda profundizaría nuestra comprensión de las fuerzas nucleares. [79] [80]
El dineutrón es otra partícula hipotética. En 2012, Artemis Spyrou de la Universidad Estatal de Michigan y sus compañeros de trabajo informaron que observaron, por primera vez, la emisión de dineutrones en la desintegración del 16 Be. El carácter dineutrón se evidencia por un pequeño ángulo de emisión entre los dos neutrones. Los autores midieron la energía de separación de dos neutrones en 1,35 (10) MeV, de acuerdo con los cálculos del modelo de capa, utilizando interacciones estándar para esta región de masa. [81]
Estrellas de neutronio y neutrones
A presiones y temperaturas extremadamente altas, se cree que los nucleones y electrones colapsan en materia neutrónica a granel, llamada neutronio . Se presume que esto sucede en las estrellas de neutrones .
La presión extrema dentro de una estrella de neutrones puede deformar los neutrones en una simetría cúbica, lo que permite un empaquetamiento más estrecho de neutrones. [82]
Detección
El medio común de detectar una partícula cargada buscando una pista de ionización (como en una cámara de niebla ) no funciona para los neutrones directamente. Los neutrones que se dispersan elásticamente de los átomos pueden crear una pista de ionización que es detectable, pero los experimentos no son tan simples de realizar; otros medios de detección de neutrones, que consisten en permitirles interactuar con núcleos atómicos, son los más utilizados. Por lo tanto, los métodos comúnmente utilizados para detectar neutrones pueden clasificarse de acuerdo con los procesos nucleares en los que se basa, principalmente la captura de neutrones o la dispersión elástica . [83]
Detección de neutrones por captura de neutrones
Un método común para detectar neutrones implica convertir la energía liberada por las reacciones de captura de neutrones en señales eléctricas. Ciertos nucleidos tienen una alta sección transversal de captura de neutrones , que es la probabilidad de absorber un neutrón. Tras la captura de neutrones, el núcleo compuesto emite radiación más fácilmente detectable, por ejemplo, una partícula alfa, que luego se detecta. Los nucleidos3
Él
, 6
Li
, 10
B
, 233
U
, 235
U
, 237
Notario público
, y 239
Pu
son útiles para este propósito.
Detección de neutrones por dispersión elástica
Los neutrones pueden dispersarse elásticamente de los núcleos, haciendo que el núcleo golpeado retroceda. Cinemáticamente, un neutrón puede transferir más energía a un núcleo ligero como hidrógeno o helio que a un núcleo más pesado. Los detectores que dependen de la dispersión elástica se denominan detectores de neutrones rápidos. Los núcleos en retroceso pueden ionizar y excitar más átomos a través de colisiones. La luz de carga y / o centelleo producida de esta manera puede recolectarse para producir una señal detectada. Un desafío importante en la detección de neutrones rápidos es distinguir tales señales de las señales erróneas producidas por la radiación gamma en el mismo detector. Se pueden utilizar métodos como la discriminación de forma de pulso para distinguir señales de neutrones de señales de rayos gamma, aunque se han desarrollado ciertos detectores inorgánicos basados en centelleadores [84] [85] para detectar de forma selectiva neutrones en campos de radiación mixtos de forma inherente sin técnicas adicionales.
Los detectores de neutrones rápidos tienen la ventaja de no requerir un moderador y, por lo tanto, son capaces de medir la energía del neutrón, el tiempo de llegada y, en ciertos casos, la dirección de incidencia.
Fuentes y producción
Los neutrones libres son inestables, aunque tienen la vida media más larga de cualquier partícula subatómica inestable en varios órdenes de magnitud. Su vida media sigue siendo de solo unos 10 minutos, por lo que solo se pueden obtener de fuentes que los producen de forma continua.
Fondo de neutrones naturales. Existe un pequeño flujo de fondo natural de neutrones libres en todas partes de la Tierra. En la atmósfera y en las profundidades del océano, el "fondo de neutrones" es causado por muones producidos por la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera. Estos muones de alta energía son capaces de penetrar a profundidades considerables en el agua y el suelo. Allí, al chocar los núcleos atómicos, entre otras reacciones, inducen reacciones de espalación en las que se libera un neutrón del núcleo. Dentro de la corteza terrestre, una segunda fuente son los neutrones producidos principalmente por la fisión espontánea del uranio y el torio presentes en los minerales de la corteza. El fondo de neutrones no es lo suficientemente fuerte como para ser un peligro biológico, pero es importante para los detectores de partículas de muy alta resolución que buscan eventos muy raros, como interacciones (hipotéticas) que podrían ser causadas por partículas de materia oscura . [11] Investigaciones recientes han demostrado que incluso las tormentas eléctricas pueden producir neutrones con energías de hasta varias decenas de MeV. [86] Investigaciones recientes han demostrado que la fluencia de estos neutrones se encuentra entre 10 −9 y 10 −13 por ms y por m 2 dependiendo de la altitud de detección. La energía de la mayoría de estos neutrones, incluso con energías iniciales de 20 MeV, disminuye hasta el rango de keV en 1 ms. [87]
En la superficie de Marte se produce una radiación de fondo de neutrones aún más fuerte, donde la atmósfera es lo suficientemente gruesa como para generar neutrones a partir de la producción de muones de rayos cósmicos y la espalación de neutrones, pero no lo suficientemente gruesa como para proporcionar una protección significativa contra los neutrones producidos. Estos neutrones no solo producen un peligro de radiación de neutrones en la superficie marciana debido a la radiación de neutrones directa hacia abajo, sino que también pueden producir un peligro significativo por la reflexión de neutrones de la superficie marciana, que producirá radiación de neutrones reflejada que penetrará hacia arriba en una nave o hábitat marciano desde el suelo. [88]
Fuentes de neutrones para investigación. Estos incluyen ciertos tipos de desintegración radiactiva ( fisión espontánea y emisión de neutrones ) y ciertas reacciones nucleares . Las reacciones nucleares convenientes incluyen reacciones de sobremesa como el bombardeo natural alfa y gamma de ciertos nucleidos, a menudo berilio o deuterio, y la fisión nuclear inducida , como ocurre en los reactores nucleares. Además, las reacciones nucleares de alta energía (como las que ocurren en lluvias de radiación cósmica o colisiones de aceleradores) también producen neutrones a partir de la desintegración de los núcleos objetivo. Los pequeños aceleradores de partículas (de mesa) optimizados para producir neutrones libres de esta manera se denominan generadores de neutrones .
En la práctica, las pequeñas fuentes de neutrones de laboratorio más comúnmente utilizadas utilizan la desintegración radiactiva para impulsar la producción de neutrones. Un radioisótopo productor de neutrones , el californio -252, se desintegra (vida media 2,65 años) por fisión espontánea el 3% del tiempo con una producción de 3,7 neutrones por fisión, y se utiliza solo como fuente de neutrones de este proceso. Las fuentes de reacción nuclear (que involucran dos materiales) impulsadas por radioisótopos usan una fuente de desintegración alfa más un blanco de berilio, o bien una fuente de radiación gamma de alta energía de una fuente que sufre desintegración beta seguida de desintegración gamma , que produce fotoneutrones en la interacción de el rayo gamma de alta energía con berilio estable ordinario, o bien con el deuterio en agua pesada . Una fuente popular de este último tipo es el antimonio-124 radiactivo más berilio, un sistema con una vida media de 60,9 días, que se puede construir a partir de antimonio natural (que es 42,8% de antimonio-123 estable) activándolo con neutrones en un reactor nuclear, luego transportado al lugar donde se necesita la fuente de neutrones. [89]
Los reactores de fisión nuclear producen naturalmente neutrones libres; su función es sostener la reacción en cadena productora de energía . La intensa radiación de neutrones también se puede utilizar para producir varios radioisótopos mediante el proceso de activación de neutrones , que es un tipo de captura de neutrones .
Los reactores de fusión nuclear experimentales producen neutrones libres como producto de desecho. Pero son estos neutrones los que poseen la mayor parte de la energía, y convertir esa energía en una forma útil ha demostrado ser un desafío de ingeniería difícil. Es probable que los reactores de fusión que generan neutrones creen desechos radiactivos, pero los desechos están compuestos de isótopos más ligeros activados por neutrones, que tienen períodos de desintegración relativamente cortos (50-100 años) en comparación con las vidas medias típicas de 10,000 años [90] para residuos de fisión, que son largos debido principalmente a la larga vida media de los actínidos transuránicos emisores de alfa. [91]
Haces de neutrones y modificación de haces después de la producción.
Los haces de neutrones libres se obtienen a partir de fuentes de neutrones mediante transporte de neutrones . Para acceder a fuentes de neutrones intensos, los investigadores deben ir a una instalación de neutrones especializada que opera un reactor de investigación o una fuente de espalación .
La falta de carga eléctrica total del neutrón dificulta su dirección o aceleración. Las partículas cargadas se pueden acelerar, desacelerar o desviar mediante campos eléctricos o magnéticos . Estos métodos tienen poco efecto sobre los neutrones. Pero algunos efectos pueden lograrse mediante el uso de campos magnéticos no homogéneos debido al momento magnético del neutrón . Los neutrones se pueden controlar mediante métodos que incluyen moderación , reflexión y selección de velocidad . Los neutrones térmicos se pueden polarizar por transmisión a través de materiales magnéticos en un método análogo al efecto Faraday para fotones . Se pueden producir neutrones fríos de longitudes de onda de 6 a 7 angstroms en haces de un alto grado de polarización, mediante el uso de espejos magnéticos y filtros de interferencia magnetizados. [92]
Aplicaciones
El neutrón juega un papel importante en muchas reacciones nucleares. Por ejemplo, la captura de neutrones a menudo da como resultado la activación de neutrones , lo que induce radiactividad . En particular, el conocimiento de los neutrones y su comportamiento ha sido importante en el desarrollo de reactores nucleares y armas nucleares . La fisión de elementos como el uranio-235 y el plutonio-239 se debe a la absorción de neutrones.
La radiación de neutrones fría , térmica y caliente se emplea comúnmente eninstalaciones de dispersión de neutrones , donde la radiación se usa de manera similar a los rayos X para el análisis de la materia condensada . Los neutrones son complementarios a estos últimos en términos de contrastes atómicos por diferentes secciones transversales de dispersión; sensibilidad al magnetismo; rango de energía para espectroscopía de neutrones inelásticos; y profunda penetración en la materia.
El desarrollo de "lentes de neutrones" basadas en la reflexión interna total dentro de tubos capilares de vidrio huecos o por la reflexión de placas de aluminio con hoyuelos ha impulsado la investigación en curso sobre microscopía de neutrones y tomografía de rayos gamma / neutrones. [93] [94] [95]
Un uso importante de los neutrones es excitar los rayos gamma retardados y estimulantes de los elementos de los materiales. Esto forma la base del análisis de activación de neutrones (NAA) y el análisis de activación de neutrones gamma rápidos (PGNAA). NAA se utiliza con mayor frecuencia para analizar pequeñas muestras de materiales en un reactor nuclear, mientras que PGNAA se utiliza con mayor frecuencia para analizar rocas subterráneas alrededor de perforaciones y materiales industriales a granel en cintas transportadoras.
Otro uso de los emisores de neutrones es la detección de núcleos de luz, en particular el hidrógeno que se encuentra en las moléculas de agua. Cuando un neutrón rápido choca con un núcleo ligero, pierde una gran fracción de su energía. Al medir la velocidad a la que los neutrones lentos regresan a la sonda después de reflejarse en los núcleos de hidrógeno, una sonda de neutrones puede determinar el contenido de agua en el suelo.
Terapias medicas
Dado que la radiación de neutrones es tanto penetrante como ionizante, se puede aprovechar para tratamientos médicos. Sin embargo, la radiación de neutrones puede tener el desafortunado efecto secundario de dejar radiactiva el área afectada. Por tanto, la tomografía de neutrones no es una aplicación médica viable.
La terapia de neutrones rápidos utiliza neutrones de alta energía que generalmente superan los 20 MeV para tratar el cáncer. La radioterapia de los cánceres se basa en la respuesta biológica de las células a la radiación ionizante. Si la radiación se administra en pequeñas sesiones para dañar áreas cancerosas, el tejido normal tendrá tiempo para repararse, mientras que las células tumorales a menudo no pueden. [96] La radiación de neutrones puede entregar energía a una región cancerosa a un ritmo de un orden de magnitud mayor que la radiación gamma . [97]
Los haces de neutrones de baja energía se utilizan en la terapia de captura de boro para tratar el cáncer. En la terapia de captura de boro, al paciente se le administra un fármaco que contiene boro y que se acumula preferentemente en el tumor al que se dirige. Luego, el tumor es bombardeado con neutrones de muy baja energía (aunque a menudo más alta que la energía térmica) que son capturados por el isótopo boro-10 en el boro, lo que produce un estado excitado de boro-11 que luego se desintegra para producir litio-7 y una partícula alfa que tiene energía suficiente para matar la célula maligna, pero alcance insuficiente para dañar las células cercanas. Para que dicha terapia se aplique al tratamiento del cáncer, se prefiere una fuente de neutrones que tenga una intensidad del orden de mil millones ( 109 ) de neutrones por segundo por cm 2 . Tales flujos requieren un reactor nuclear de investigación.
Proteccion
La exposición a neutrones libres puede ser peligrosa, ya que la interacción de los neutrones con las moléculas del cuerpo puede provocar la interrupción de moléculas y átomos , y también puede provocar reacciones que den lugar a otras formas de radiación (como los protones). Se aplican las precauciones normales de protección contra la radiación: Evite la exposición, manténgase lo más lejos posible de la fuente y mantenga el tiempo de exposición al mínimo. Pero se debe pensar en cómo protegerse de la exposición a los neutrones. Para otros tipos de radiación, por ejemplo, partículas alfa , partículas beta , o rayos gamma , material de un alto número atómico y con marcas de alta densidad para un buen apantallamiento; con frecuencia se utiliza plomo . Sin embargo, este enfoque no funcionará con neutrones, ya que la absorción de neutrones no aumenta directamente con el número atómico, como ocurre con la radiación alfa, beta y gamma. En su lugar, es necesario observar las interacciones particulares que los neutrones tienen con la materia (consulte la sección sobre detección más arriba). Por ejemplo, los materiales ricos en hidrógeno se utilizan a menudo para protegerse contra los neutrones, ya que el hidrógeno ordinario dispersa y ralentiza los neutrones. Esto a menudo significa que los bloques de hormigón simples o incluso los bloques de plástico cargados con parafina ofrecen una mejor protección contra los neutrones que los materiales mucho más densos. Después de disminuir la velocidad, los neutrones pueden absorberse con un isótopo que tiene una alta afinidad por los neutrones lentos sin causar radiación de captura secundaria, como el litio-6.
El agua ordinaria rica en hidrógeno afecta la absorción de neutrones en los reactores de fisión nuclear: por lo general, los neutrones son absorbidos tan fuertemente por el agua normal que se requiere un enriquecimiento de combustible con isótopos fisionables. [ aclaración necesaria ] El deuterio en el agua pesada tiene una afinidad de absorción mucho menor por los neutrones que el protio (hidrógeno ligero normal). Por lo tanto, el deuterio se utiliza en reactores de tipo CANDU para reducir ( moderar ) la velocidad de los neutrones y aumentar la probabilidad de fisión nuclear en comparación con la captura de neutrones .
Temperatura de neutrones
Neutrones termales
Los neutrones térmicos son neutrones libres cuyas energías tienen una distribución de Maxwell-Boltzmann con kT = 0,0253 eV (4,0 × 10 −21 J ) a temperatura ambiente. Esto da una velocidad característica (no media ni media) de 2,2 km / s. El nombre "térmico" proviene de que su energía es la del gas o material a temperatura ambiente que están impregnando. (ver teoría cinética para energías y velocidades de moléculas). Después de varias colisiones (a menudo en el rango de 10 a 20) con núcleos, los neutrones llegan a este nivel de energía, siempre que no sean absorbidos.
En muchas sustancias, las reacciones de neutrones térmicos muestran una sección transversal efectiva mucho más grande que las reacciones que involucran neutrones más rápidos y, por lo tanto, los neutrones térmicos pueden ser absorbidos más fácilmente (es decir, con mayor probabilidad) por cualquier núcleo atómico con el que chocan, creando un - ya menudo inestable - isótopo del elemento químico como resultado.
La mayoría de los reactores de fisión utilizan un moderador de neutrones para ralentizar o termalizar los neutrones emitidos por la fisión nuclear para que se capturen más fácilmente y provoquen una mayor fisión. Otros, llamados reactores reproductores rápidos, utilizan neutrones de energía de fisión directamente.
Neutrones fríos
Los neutrones fríos son neutrones térmicos que se han equilibrado en una sustancia muy fría como el deuterio líquido . Dicha fuente fría se coloca en el moderador de un reactor de investigación o fuente de espalación. Los neutrones fríos son particularmente valiosos para los experimentos de dispersión de neutrones . [98]
Neutrones ultrafríos
Los neutrones ultrafríos se producen por dispersión inelástica de neutrones fríos en sustancias con una sección transversal de baja absorción de neutrones a una temperatura de unos pocos kelvin, como el deuterio sólido [99] o el helio superfluido . [100] Un método de producción alternativo es la desaceleración mecánica de neutrones fríos que aprovechan el desplazamiento Doppler. [101] [102]
Neutrones de energía de fisión
Un neutrón rápido es un neutrón libre con un nivel de energía cinética cercano a1 MeV (1,6 × 10 −13 J ), por lo que una velocidad de ~14 000 km / s (~ 5% de la velocidad de la luz). Se denominan energía de fisión o neutrones rápidos para distinguirlos de los neutrones térmicos de menor energía y los neutrones de alta energía producidos en lluvias cósmicas o aceleradores. Los neutrones rápidos se producen mediante procesos nucleares como la fisión nuclear . Los neutrones producidos en la fisión, como se señaló anteriormente, tienen una distribución de Maxwell-Boltzmann de energías cinéticas de 0 a ~ 14 MeV, una energía media de 2 MeV (para 235 U neutrones de fisión) y una moda de solo 0,75 MeV, lo que significa que más de la mitad de ellos no califican tan rápido (y por lo tanto casi no tienen posibilidades de iniciar la fisión en materiales fértiles , como 238 U y 232 Th).
Los neutrones rápidos se pueden convertir en neutrones térmicos mediante un proceso llamado moderación. Esto se hace con un moderador de neutrones . En los reactores, normalmente se utilizan agua pesada , agua ligera o grafito para moderar los neutrones.
Neutrones de fusión
La fusión D – T ( deuterio - tritio ) es la reacción de fusión que produce los neutrones más energéticos, con 14,1 MeV de energía cinética y viajando al 17% de la velocidad de la luz . La fusión D – T es también la reacción de fusión más fácil de encender, alcanzando velocidades cercanas al pico incluso cuando los núcleos de deuterio y tritio tienen solo una milésima parte de la energía cinética de los 14.1 MeV que se producirán.
Los neutrones de 14,1 MeV tienen aproximadamente 10 veces más energía que los neutrones de fisión y son muy efectivos para fisión incluso núcleos pesados no fisibles , y estas fisiones de alta energía producen más neutrones en promedio que las fisiones por neutrones de menor energía. Esto hace que las fuentes de neutrones de fusión D – T, como los reactores de potencia tokamak propuestos , sean útiles para la transmutación de desechos transuránicos. Los neutrones de 14,1 MeV también pueden producir neutrones al desprenderlos de los núcleos .
Por otro lado, es menos probable que estos neutrones de muy alta energía sean simplemente capturados sin causar fisión o espalación . Por estas razones, el diseño de armas nucleares utiliza ampliamente neutrones de fusión D – T de 14,1 MeV para provocar más fisión . Los neutrones de fusión pueden causar fisión en materiales ordinariamente no fisibles, como el uranio empobrecido (uranio-238), y estos materiales se han utilizado en los revestimientos de las armas termonucleares . Los neutrones de fusión también pueden causar fisión en sustancias que no son adecuadas o difíciles de convertir en bombas de fisión primarias, como el plutonio de grado reactor . Por tanto, este hecho físico hace que los materiales ordinarios no aptos para armas se conviertan en motivo de preocupación en determinadas discusiones y tratados sobre proliferación nuclear .
Otras reacciones de fusión producen neutrones mucho menos energéticos. La fusión D – D produce un neutrón de 2,45 MeV y helio-3 la mitad del tiempo, y produce tritio y un protón, pero no neutrón el resto del tiempo. D– 3 La fusión de He no produce neutrones.
Neutrones de energía intermedia
Un neutrón de energía de fisión que se ha ralentizado pero que aún no ha alcanzado energías térmicas se denomina neutrón epitermal.
Las secciones transversales para las reacciones de captura y fisión a menudo tienen múltiples picos de resonancia a energías específicas en el rango de energía epitermal. Estos son de menor importancia en un reactor de neutrones rápidos , donde la mayoría de los neutrones se absorben antes de disminuir su velocidad a este rango, o en un reactor térmico bien moderado , donde los neutrones epitermales interactúan principalmente con núcleos moderadores, no con nucleidos de actínidos fisibles o fértiles . Pero en un reactor parcialmente moderado con más interacciones de neutrones epitermales con núcleos de metales pesados, hay mayores posibilidades de cambios transitorios en la reactividad que podrían dificultar el control del reactor.
Las proporciones de las reacciones de captura a las reacciones de fisión también son peores (más capturas sin fisión) en la mayoría de los combustibles nucleares como el plutonio-239 , lo que hace que los reactores de espectro epitermal que utilizan estos combustibles sean menos deseables, ya que las capturas no solo desperdician el neutrón capturado, sino que también suelen resultar en un nucleido que no es fisionable con neutrones térmicos o epitermales, aunque todavía fisionable con neutrones rápidos. La excepción es el uranio-233 del ciclo del torio , que tiene buenas relaciones de captura-fisión en todas las energías de neutrones.
Neutrones de alta energía
Los neutrones de alta energía tienen mucha más energía que los neutrones de energía de fisión y son generados como partículas secundarias por aceleradores de partículas o en la atmósfera a partir de rayos cósmicos . Estos neutrones de alta energía son extremadamente eficientes en la ionización y es mucho más probable que causen la muerte celular que los rayos X o los protones. [103] [104]
Ver también
- Radiación ionizante
- Isótopo
- Lista de partículas
- Momento magnético de neutrones
- Radiación de neutrones y escala de radiación Sievert
- Neutronio
- Reacción nuclear
- Nucleosíntesis
- Nucleosíntesis de captura de neutrones
- Proceso R
- S-proceso
- Reactor termal
Fuentes de neutrones
- Generador de neutrones
- Fuente de neutrones
Procesos que involucran neutrones
- Bomba de neutrones
- Difracción de neutrones
- Flujo de neutrones
- Transporte de neutrones
- Datación por radionúclidos cosmogénicos
Referencias
- ^ Ernest Rutherford . Chemed.chem.purdue.edu. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ a b Premio Nobel de Física de 1935 . Nobelprize.org. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ a b "Valores recomendados de CODATA 2018" https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html
- ^ a b c d e f Mohr, PJ; Taylor, BN y Newell, DB (2014), "Los valores recomendados de CODATA 2014 de las constantes físicas fundamentales" (versión web 7.0). La base de datos fue desarrollada por J. Baker, M. Douma y S. Kotochigova. (2014). Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Gaithersburg, Maryland 20899.
- ↑ a b Zyla, PA (2020). "n VIDA SIGNIFICA" . PDG Live: Revisión 2020 de Física de Partículas . Grupo de datos de partículas . Consultado el 25 de febrero de 2021 .
- ^ a b Olive, KA; (Grupo de datos de partículas); et al. (2014). "Revisión de la física de partículas" (PDF) . Física C china . 38 (9): 1–708. arXiv : 1412.1408 . Código bibliográfico : 2014ChPhC..38i0001O . doi : 10.1088 / 1674-1137 / 38/9/090001 . PMID 10020536 .
- ^ Thomas, AW; Weise, W. (2001), La estructura del núcleo , Wiley-WCH, Berlín, ISBN 978-3-527-40297-7
- ^ a b Chadwick, James (1932). "Posible existencia de un neutrón" . Naturaleza . 129 (3252): 312. Código Bibliográfico : 1932Natur.129Q.312C . doi : 10.1038 / 129312a0 . S2CID 4076465 .
- ^ Hahn, O. y Strassmann, F. (1939). "Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle" [Sobre la detección y características de los metales alcalinotérreos formados por irradiación de uranio con neutrones]. Die Naturwissenschaften . 27 (1): 11-15. Código Bibliográfico : 1939NW ..... 27 ... 11H . doi : 10.1007 / BF01488241 . S2CID 5920336 .
- ^ a b c Glasstone, Samuel; Dolan, Philip J., eds. (1977), The Effects of Nuclear Weapons (3.a ed.), Departamento de Defensa y Administración de Investigación y Desarrollo Energético de EE. UU., Oficina de Imprenta del Gobierno de EE. UU., ISBN 978-1-60322-016-3
- ^ a b Carson, MJ; et al. (2004). "Fondo de neutrones en detectores de xenón a gran escala para búsquedas de materia oscura". Física de astropartículas . 21 (6): 667–687. arXiv : hep-ex / 0404042 . Código bibliográfico : 2004APh .... 21..667C . doi : 10.1016 / j.astropartphys.2004.05.001 . S2CID 17887096 .
- ^ Nudat 2 . Nndc.bnl.gov. Consultado el 4 de diciembre de 2010.
- ^ Povh, B .; Rith, K .; Scholz, C .; Zetsche, F. (2002). Partículas y núcleos: una introducción a los conceptos físicos . Berlín: Springer-Verlag. pag. 73. ISBN 978-3-540-43823-6.
- ^ Basdevant, J.-L .; Rich, J .; Spiro, M. (2005). Fundamentos de Física Nuclear . Springer . pag. 155. ISBN 978-0-387-01672-6.
- ^ Tipler, Paul Allen; Llewellyn, Ralph A. (2002). Física moderna (4 ed.). Macmillan . pag. 310. ISBN 978-0-7167-4345-3.
- ^ Adair, RK (1989). El gran diseño: partículas, campos y creación . Prensa de la Universidad de Oxford . pag. 214. bibcode : 1988gdpf.book ..... A .
- ^ Cottingham, WN; Greenwood, DA (1986). Introducción a la física nuclear . Prensa de la Universidad de Cambridge . ISBN 9780521657334.
- ^ a b Rutherford, E. (1920). "Constitución nuclear de átomos" . Proceedings of the Royal Society A . 97 (686): 374–400. Código Bibliográfico : 1920RSPSA..97..374R . doi : 10.1098 / rspa.1920.0040 .
- ^ Pauli, Wolfgang; Hermann, A .; Meyenn, Kv; Weisskopff, VF (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons". Wolfgang Pauli . Fuentes en la Historia de las Matemáticas y las Ciencias Físicas. 6 . págs. 105-144. doi : 10.1007 / 978-3-540-78801-0_3 . ISBN 978-3-540-13609-5.
- ^ Hendry, John, ed. (1984). Cambridge Physics en los años treinta . Bristol: Adam Hilger. ISBN 978-0852747612.
- ^ Pluma, N. (1960). "Una historia de neutrones y núcleos. Parte 1". Física contemporánea . 1 (3): 191–203. Código Bibliográfico : 1960ConPh ... 1..191F . doi : 10.1080 / 00107516008202611 .
- ^ Harkins, William (1921). "La constitución y estabilidad de los núcleos atómicos. (Una contribución al tema de la evolución inorgánica)". Philos. Mag . 42 (249): 305. doi : 10.1080 / 14786442108633770 .
- ^ Linus Pauling, Química general , segunda edición, 1970, p. 102
- ^ Brown, Laurie M. (1978). "La idea del neutrino". Física hoy . 31 (9): 23-28. Código bibliográfico : 1978PhT .... 31i..23B . doi : 10.1063 / 1.2995181 .
- ^ Friedlander G., Kennedy JW y Miller JM (1964) Nuclear and Radiochemistry (segunda edición), Wiley, págs. 22-23 y 38-39
- ^ a b Stuewer, Roger H. (1985). "Niels Bohr y la física nuclear" . En francés, AP; Kennedy, PJ (eds.). Niels Bohr: Un volumen centenario . Prensa de la Universidad de Harvard. págs. 197–220 . ISBN 978-0674624160.
- ^ País, Abraham (1986). Inward Bound . Oxford: Prensa de la Universidad de Oxford. pag. 299 . ISBN 978-0198519973.
- ^ Klein, O. (1929). "Die Reflexion von Elektronen an einem Potentialsprung nach der relativistischen Dynamik von Dirac". Zeitschrift für Physik . 53 (3-4): 157-165. Código bibliográfico : 1929ZPhy ... 53..157K . doi : 10.1007 / BF01339716 . S2CID 121771000 .
- ^ Bothe, W .; Becker, H. (1930). "Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen" [Excitación artificial de radiación γ nuclear]. Zeitschrift für Physik . 66 (5–6): 289–306. Código bibliográfico : 1930ZPhy ... 66..289B . doi : 10.1007 / BF01390908 . S2CID 122888356 .
- ^ Becker, H .; Bothe, W. (1932). "Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen" [rayos Γ excitados en boro y berilio]. Zeitschrift für Physik . 76 (7–8): 421–438. Bibcode : 1932ZPhy ... 76..421B . doi : 10.1007 / BF01336726 . S2CID 121188471 .
- ^ Joliot-Curie, Irène y Joliot, Frédéric (1932). "Emisión de protones de grande vitesse par les substancias hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants" [Emisión de protones de alta velocidad por sustancias hidrogenadas bajo la influencia de rayos γ muy penetrantes]. Comptes Rendus . 194 : 273.
- ^ Brown, Andrew (1997). El neutrón y la bomba: una biografía de Sir James Chadwick . Prensa de la Universidad de Oxford . ISBN 978-0-19-853992-6.
- ^ "En la cima de la ola de la física: Rutherford en Cambridge, 1919-1937" . Mundo nuclear de Rutherford . Instituto Americano de Física. 2011-2014 . Consultado el 19 de agosto de 2014 .
- ^ Chadwick, J. (1933). "Conferencia de panadero. El neutrón" . Proceedings of the Royal Society A . 142 (846): 1–25. Código bibliográfico : 1933RSPSA.142 .... 1C . doi : 10.1098 / rspa.1933.0152 .
- ^ Heisenberg, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik . 77 (1–2): 1–11. Código Bibliográfico : 1932ZPhy ... 77 .... 1H . doi : 10.1007 / BF01342433 . S2CID 186218053 .
- ^ Heisenberg, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. II". Zeitschrift für Physik . 78 (3–4): 156–164. Bibcode : 1932ZPhy ... 78..156H . doi : 10.1007 / BF01337585 . S2CID 186221789 .
- ^ Heisenberg, W. (1933). "Über den Bau der Atomkerne. III". Zeitschrift für Physik . 80 (9-10): 587-596. Código bibliográfico : 1933ZPhy ... 80..587H . doi : 10.1007 / BF01335696 . S2CID 126422047 .
- ^ Iwanenko, D. (1932). "La hipótesis del neutrón" . Naturaleza . 129 (3265): 798. Bibcode : 1932Natur.129..798I . doi : 10.1038 / 129798d0 . S2CID 4096734 .
- ^ Miller AI (1995) Electrodinámica cuántica temprana: un libro de consulta , Cambridge University Press, Cambridge, ISBN 0521568919 , págs. 84–88.
- ^ Wilson, Fred L. (1968). "Teoría de la desintegración beta de Fermi". Revista estadounidense de física . 36 (12): 1150-1160. Código Bibliográfico : 1968AmJPh..36.1150W . doi : 10.1119 / 1.1974382 .
- ^ Chadwick, J .; Goldhaber, M. (1934). "Un fotoefecto nuclear: desintegración del diploma por rayos gamma" . Naturaleza . 134 (3381): 237–238. Código Bib : 1934Natur.134..237C . doi : 10.1038 / 134237a0 . S2CID 4137231 .
- ^ Chadwick, J .; Goldhaber, M. (1935). "Un efecto fotoeléctrico nuclear" . Actas de la Royal Society de Londres Una . 151 (873): 479–493. Código Bib : 1935RSPSA.151..479C . doi : 10.1098 / rspa.1935.0162 .
- ^ Cooper, Dan (1999). Enrico Fermi: Y las revoluciones en la física moderna . Nueva York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-511762-2. OCLC 39508200 .
- ^ Hahn, O. (1958). "El descubrimiento de la fisión". Scientific American . 198 (2): 76–84. Código Bibliográfico : 1958SciAm.198b..76H . doi : 10.1038 / scientificamerican0258-76 .
- ^ Rife, Patricia (1999). Lise Meitner y los albores de la era nuclear . Basilea, Suiza: Birkhäuser. ISBN 978-0-8176-3732-3.
- ^ Hahn, O .; Strassmann, F. (10 de febrero de 1939). "Prueba de la formación de isótopos activos de bario a partir de uranio y torio irradiados con neutrones; prueba de la existencia de fragmentos más activos producidos por fisión de uranio". Die Naturwissenschaften . 27 (6): 89–95. Código Bibliográfico : 1939NW ..... 27 ... 89H . doi : 10.1007 / BF01488988 . S2CID 33512939 .
- ^ "El Premio Nobel de Química 1944" . Fundación Nobel . Consultado el 17 de diciembre de 2007 .
- ^ Bernstein, Jeremy (2001). Club de uranio de Hitler: las grabaciones secretas en Farm Hall . Nueva York: Copérnico. pag. 281 . ISBN 978-0-387-95089-1.
- ^ "El Premio Nobel de Química 1944: Discurso de presentación" . Fundación Nobel . Consultado el 3 de enero de 2008 .
- ^ Descubrimiento de neutrones de Sir James Chadwick Archivado el 26 de octubre de 2011 en la Wayback Machine . ANS Nuclear Cafe. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ a b Nakamura, K (2010). "Revisión de la física de partículas" . Journal of Physics G . 37 (7A): 1–708. Código bibliográfico : 2010JPhG ... 37g5021N . doi : 10.1088 / 0954-3899 / 37 / 7A / 075021 . PMID 10020536 . PDF con actualización parcial de 2011 para la edición de 2012 El valor exacto de la vida media aún es incierto debido a los resultados contradictorios de los experimentos. El Grupo de datos de partículas informa valores con hasta seis segundos de diferencia (más de cuatro desviaciones estándar), comentando que "nuestras revisiones de 2006, 2008 y 2010 se mantuvieron en 885,7 ± 0,8 s; pero notamos que a la luz de SEREBROV 05 nuestro valor debería ser considerado sospechoso hasta que experimentos posteriores aclararon la cuestión. Desde nuestra Revisión de 2010, PICHLMAIER 10 ha obtenido una vida media de 880,7 ± 1,8 s, más cercana al valor de SEREBROV 05 que a nuestra media. Y SEREBROV 10B [...] afirma sus valores debería reducirse en unos 6 s, lo que los pondría en línea con los dos valores más bajos. Pero esas reevaluaciones no han recibido una respuesta entusiasta de los experimentadores en cuestión; y en cualquier caso, el Particle Data Group tendría que esperar a que se publiquen cambios (por parte de esos experimentadores) de los valores publicados. En este punto, no podemos pensar en nada mejor que hacer que promediar las siete mejores medidas pero discordantes, obteniendo 881.5 ± 1.5s. Tenga en cuenta que el error incluye un factor de escala de 2.7. es un salto de 4.2 desviaciones estándar antiguas (y 2.8 nuevas). Este estado de cosas es particularmente lamentable, porque el valor es muy importante. Nuevamente pedimos a los experimentadores que aclaren esto ".
- ^ Tanabashi, M. (2018). "La revisión de la física de partículas" . Physical Review D . 54 (1): 1653. doi : 10.1103 / physrevd.54.1 . PMID 10020536 .
- ^ Tabla de datos de resumen del grupo de datos de partículas sobre bariones . lbl.gov (2007). Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ Ideas y conceptos básicos en física nuclear: un enfoque introductorio, tercera edición; K. Heyde Taylor & Francis 2004. Imprimir ISBN 978-0-7503-0980-6 , 978-1-4200-5494-1 . doi : 10.1201 / 9781420054941 . texto completo [ enlace muerto permanente ]
- ^ Greene, GL; et al. (1986). "Nueva determinación de la energía de enlace del deuterón y la masa de neutrones". Cartas de revisión física . 56 (8): 819–822. Código bibliográfico : 1986PhRvL..56..819G . doi : 10.1103 / PhysRevLett.56.819 . PMID 10033294 .
- ^ Byrne, J. Neutrons, Nuclei, and Matter , Publicaciones de Dover, Mineola, Nueva York, 2011, ISBN 0486482383 , págs. 18-19
- ^ a b Gell, Y .; Lichtenberg, DB (1969). "Modelo de Quark y los momentos magnéticos de protones y neutrones". Nuovo Cimento Il A . Serie 10. 61 (1): 27–40. Código Bibliográfico : 1969NCimA..61 ... 27G . doi : 10.1007 / BF02760010 . S2CID 123822660 .
- ^ Álvarez, LW; Bloch, F. (1940). "Una determinación cuantitativa del momento magnético de neutrones en magnetones nucleares absolutos". Revisión física . 57 (2): 111-122. Código Bibliográfico : 1940PhRv ... 57..111A . doi : 10.1103 / physrev.57.111 .
- ^ a b c Perkins, Donald H. (1982). Introducción a la Física de Altas Energías . Addison Wesley, Reading, Massachusetts. págs. 201–202 . ISBN 978-0-201-05757-7.
- ^ a b Greenberg, OW (2009), "Grado de libertad de carga de color en física de partículas", Compendio de física cuántica , Springer Berlin Heidelberg, págs. 109-111, arXiv : 0805.0289 , doi : 10.1007 / 978-3-540-70626-7_32 , ISBN 978-3-540-70622-9, S2CID 17512393
- ^ Beg, MAB; Lee, BW; País, A. (1964). "SU (6) e interacciones electromagnéticas". Cartas de revisión física . 13 (16): 514-517, fe de erratas 650. Bibcode : 1964PhRvL..13..514B . doi : 10.1103 / physrevlett.13.514 .
- ^ Sakita, B. (1964). "Propiedades electromagnéticas de bariones en el esquema supermultiplet de partículas elementales". Cartas de revisión física . 13 (21): 643–646. Código Bibliográfico : 1964PhRvL..13..643S . doi : 10.1103 / physrevlett.13.643 .
- ^ a b Cho, Adrian (2 de abril de 2010). "Masa del quark común finalmente clavado" . Ciencia . Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia . Consultado el 27 de septiembre de 2014 .
- ^ Wilczek, F. (2003). "El origen de la masa" (PDF) . Anual de Física del MIT : 24–35 . Consultado el 8 de mayo de 2015 .
- ^ Ji, Xiangdong (1995). "Un análisis QCD de la estructura de masa del nucleón". Cartas de revisión física . 74 (7): 1071–1074. arXiv : hep-ph / 9410274 . Código Bibliográfico : 1995PhRvL..74.1071J . doi : 10.1103 / PhysRevLett.74.1071 . PMID 10058927 . S2CID 15148740 .
- ^ Martinelli, G .; Parisi, G .; Petronzio, R .; Rapuano, F. (1982). "Los momentos magnéticos de protones y neutrones en la red QCD" (PDF) . Physics Letters B . 116 (6): 434–436. Código Bibliográfico : 1982PhLB..116..434M . doi : 10.1016 / 0370-2693 (82) 90162-9 .
- ^ Kincade, Kathy (2 de febrero de 2015). "Señalando los momentos magnéticos de la materia nuclear" . Phys.org . Consultado el 8 de mayo de 2015 .
- ^ a b J. Byrne (2011). Neutrones, núcleos y materia: una exploración de la física de los neutrones lentos . Mineola, Nueva York: Publicaciones de Dover. págs. 28–31. ISBN 978-0486482385.
- ^ Hughes, DJ; Burgy, MT (1949). "Reflexión y polarización de neutrones mediante espejos magnetizados" (PDF) . Revisión física . 76 (9): 1413-1414. Código Bibliográfico : 1949PhRv ... 76.1413H . doi : 10.1103 / PhysRev.76.1413 . Archivado desde el original (PDF) el 13 de agosto de 2016 . Consultado el 26 de junio de 2016 .
- ^ Sherwood, JE; Stephenson, TE; Bernstein, S. (1954). "Experimento de Stern-Gerlach sobre neutrones polarizados". Revisión física . 96 (6): 1546-1548. Código bibliográfico : 1954PhRv ... 96.1546S . doi : 10.1103 / PhysRev.96.1546 .
- ^ Miller, GA (2007). "Cargar densidades de neutrones y protones". Cartas de revisión física . 99 (11): 112001. arXiv : 0705.2409 . Código bibliográfico : 2007PhRvL..99k2001M . doi : 10.1103 / PhysRevLett.99.112001 . PMID 17930428 . S2CID 119120565 .
- ^ "Las partículas en forma de pera sondean el misterio del Big Bang" (Comunicado de prensa). Universidad de Sussex . 20 de febrero de 2006 . Consultado el 14 de diciembre de 2009 .
- ^ Un experimento criogénico para buscar la electroerosión del neutrón. Archivado el 16 de febrero de 2012 en la Wayback Machine . Hepwww.rl.ac.uk. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ Busque el momento dipolar eléctrico de neutrones: nEDM . Nedm.web.psi.ch (12 de septiembre de 2001). Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ Página pública del experimento US nEDM ORNL . Consultado el 8 de febrero de 2017.
- ^ Experimento SNS Neutron EDM Archivado el 10 de febrero de 2011 en la Wayback Machine . P25ext.lanl.gov. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ Medida del momento dipolo eléctrico de neutrones . Nrd.pnpi.spb.ru. Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ Kisamori, K .; et al. (2016). "Estado de tetraneutrón resonante candidato poblado por la reacción de He4 (He8, Be8)". Cartas de revisión física . 116 (5): 052501. Código Bibliográfico : 2016PhRvL.116e2501K . doi : 10.1103 / PhysRevLett.116.052501 . PMID 26894705 .
- ^ "Los físicos encuentran signos de núcleo de cuatro neutrones" . 2016-02-24.
- ^ Orr, Nigel (3 de febrero de 2016). "¿Puede Four Neutrons Tango?" . Física . 9 : 14. Bibcode : 2016PhyOJ ... 9 ... 14O . doi : 10.1103 / Física.9.14 .
- ^ Spyrou, A .; et al. (2012). "Primera observación de la desintegración de Dineutron del estado fundamental: 16Be" . Cartas de revisión física . 108 (10): 102501. Código bibliográfico : 2012PhRvL.108j2501S . doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.102501 . PMID 22463404 .
- ^ Llanes-Estrada, Felipe J .; Moreno Navarro, Gaspar (2012). "Neutrones cúbicos". Modern Physics Letters A . 27 (6): 1250033–1–1250033–7. arXiv : 1108.1859 . Código bibliográfico : 2012MPLA ... 2750033L . doi : 10.1142 / S0217732312500332 . S2CID 118407306 .
- ^ Knoll, Glenn F. (1979). "Cap. 14" . Detección y medición de radiación . John Wiley e hijos. ISBN 978-0471495451.
- ^ Ghosh, P .; W. Fu; MJ Harrison; PK Doyle; NS Edwards; JA Roberts; DS McGregor (2018). "Detector de neutrones rápidos microcapas de alta eficiencia y bajo Ĉerenkov para el hodoscopio TREAT" . Instrumentos Nucleares y Métodos en Física: A . 904 : 100-106. Código Bib : 2018NIMPA.904..100G . doi : 10.1016 / j.nima.2018.07.035 .
- ^ Ghosh, P .; DM Nichols; W. Fu; JA Roberts; DS McGregor (2020). "Rechazo de rayos gamma del detector de neutrones rápidos de microcapas acoplado a SiPM". Simposio de ciencia nuclear y conferencia de imágenes médicas de IEEE 2019 (NSS / MIC) : 1–3. doi : 10.1109 / NSS / MIC42101.2019.9059869 . ISBN 978-1-7281-4164-0. S2CID 204877955 .
- ^ Köhn, C .; Ebert, U. (2015). "Cálculo de haces de positrones, neutrones y protones asociados a destellos de rayos gamma terrestres" (PDF) . Revista de Investigación Geofísica: Atmósferas . 23 (4): 1620–1635. Código bibliográfico : 2015JGRD..120.1620K . doi : 10.1002 / 2014JD022229 .
- ^ Köhn, C .; Diniz, G .; Harakeh, Muhsin (2017). "Mecanismos de producción de leptones, fotones y hadrones y su posible retroalimentación cerca de los líderes del rayo" . Revista de Investigación Geofísica: Atmósferas . 122 (2): 1365-1383. Código bibliográfico : 2017JGRD..122.1365K . doi : 10.1002 / 2016JD025445 . PMC 5349290 . PMID 28357174 .
- ^ Clowdsley, MS; Wilson, JW; Kim, MH; Singleterry, RC; Tripathi, RK; Heinbockel, JH; Badavi, FF; Shinn, JL (2001). "Entornos de neutrones en la superficie marciana" (PDF) . Physica Medica . 17 (Supl. 1): 94–96. PMID 11770546 . Archivado desde el original (PDF) el 25 de febrero de 2005.
- ^ Byrne, J. Neutrons, Nuclei, and Matter , Publicaciones de Dover, Mineola, Nueva York, 2011, ISBN 0486482383 , págs. 32–33.
- ^ "Tutorial de isótopos y radiactividad" . Archivado desde el original el 14 de febrero de 2020 . Consultado el 16 de abril de 2020 .
- ^ Ciencia / Naturaleza | Preguntas y respuestas: Reactor de fusión nuclear . BBC News (6 de febrero de 2006). Consultado el 4 de diciembre de 2010.
- ^ Byrne, J. Neutrons, Nuclei, and Matter , Publicaciones de Dover, Mineola, Nueva York, 2011, ISBN 0486482383 , pág. 453.
- ^ Kumakhov, MA; Sharov, VA (1992). "Una lente de neutrones". Naturaleza . 357 (6377): 390–391. Código Bibliográfico : 1992Natur.357..390K . doi : 10.1038 / 357390a0 . S2CID 37062511 .
- ^ Physorg.com, "Nueva forma de 'ver': un 'microscopio de neutrones'" . Physorg.com (30 de julio de 2004). Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ^ "La NASA desarrolla una pepita para buscar vida en el espacio" . NASA.gov (30 de noviembre de 2007). Consultado el 16 de agosto de 2012.
- ↑ Hall EJ (2000). Radiobiología para el radiólogo . Lippincott Williams y Wilkins; 5ta edición
- ^ Johns HE y Cunningham JR (1978). La física de la radiología . Charles C Thomas 3a edición
- ^ [email protected] (17 de abril de 2017). "Cómo son útiles los neutrones" . NIST . Consultado el 21 de enero de 2021 .
- ^ B. Lauss (mayo de 2012). "Puesta en marcha de la fuente de neutrones ultrafríos de alta intensidad en el Instituto Paul Scherrer". Hyperfine Interact . 211 (1): 21-25. arXiv : 1202.6003 . Código Bibliográfico : 2012HyInt.211 ... 21L . doi : 10.1007 / s10751-012-0578-7 . S2CID 119164071 .
- ^ R. Golub y JM Pendlebury (1977). "La interacción de neutrones ultrafríos (UCN) con helio líquido y una fuente de UCN supertérmica". Phys. Letón. Una . 62 (5): 337–339. Código Bibliográfico : 1977PhLA ... 62..337G . doi : 10.1016 / 0375-9601 (77) 90434-0 .
- ^ A. Steyerl; H. Nagel; F.-X. Schreiber; K.-A. Steinhauser; R. Gähler; W. Gläser; P. Ageron; JM Astruc; W. Drexel; G. Gervais y W. Mampe (1986). "Una nueva fuente de neutrones fríos y ultrafríos". Phys. Letón. Una . 116 (7): 347–352. Código Bibliográfico : 1986PhLA..116..347S . doi : 10.1016 / 0375-9601 (86) 90587-6 .
- ^ Stefan Döge; Jürgen Hingerl y Christoph Morkel (febrero de 2020). "Espectros de velocidad medidos y densidades de neutrones de los puertos de haz de neutrones ultrafríos PF2 en el Institut Laue-Langevin" . Nucl. Instrum. Meth. Una . 953 : 163112. arXiv : 2001.04538 . Código Bib : 2020NIMPA.95363112D . doi : 10.1016 / j.nima.2019.163112 . S2CID 209942845 .
- ^ Freeman, Tami (23 de mayo de 2008). "Frente a los neutrones secundarios" . Web de Física Médica. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2010 . Consultado el 8 de febrero de 2011 .
- ^ Heilbronn, L .; Nakamura, T; Iwata, Y; Kurosawa, T; Iwase, H; Townsend, LW (2005). "Expandir + Descripción general de la producción de neutrones secundarios relevantes para el blindaje en el espacio" . Dosimetría de protección radiológica . 116 (1–4): 140–143. doi : 10.1093 / rpd / nci033 . PMID 16604615 .
Otras lecturas
- James Byrne, Neutrones, núcleos y materia: una exploración de la física de los neutrones lentos . Mineola, Nueva York: Dover Publications, 2011. ISBN 0486482383 .
- Abraham Pais , Inward Bound , Oxford: Oxford University Press, 1986. ISBN 0198519974 .
- Sin-Itiro Tomonaga , The Story of Spin , The University of Chicago Press, 1997
- Herwig Schopper , Interacciones débiles y desintegración beta nuclear , Editorial, North-Holland Pub. Co., 1966.
- Bibliografía anotada para neutrones de la Biblioteca digital de Alsos para cuestiones nucleares