Що таке нейтрон? Які його структура, властивості та функції? Нейтрони - це найбільші з частинок, що складають атоми, які є будівельними блоками всієї матерії.

Структура атома

Нейтрони знаходяться в ядрі - щільної області атома, також заповненої протонами (позитивно зарядженими частинками). Ці два елементи утримуються разом за допомогою сили, називаємо ядерної. Нейтрони мають нейтральний заряд. Позитивний заряд протона зіставляється з негативним зарядом електрона для створення нейтрального атома. Незважаючи на те що нейтрони в ядрі не впливають на заряд атома, вони володіють багатьма властивостями, які впливають на атом, включаючи рівень радіоактивності.

Нейтрони, ізотопи та радіоактивність

Частинка, яка знаходиться в ядрі атома - нейтрон на 02% більше протона. Разом вони складають 9999% всієї маси атома. Атоми одного і того ж елемента можуть мати різну кількість нейтронів. Коли вчені посилаються на атомну масу, вони мають на увазі середню атомну масу. Наприклад, вуглець зазвичай має 6 нейтронів і 6 протонів з атомною масою 12 але іноді він зустрічається з атомною масою 13 (6 протонів і 7 нейтронів). Вуглець з атомним номером 14 також існує, але зустрічається рідко. Отже, атомна маса вуглецю усереднюється до 12011. Коли атоми мають різну кількість нейтронів, їх називають ізотопами. Вчені знайшли способи додавання цих частинок в ядро для створення великих ізотопів. Тепер додавання нейтронів не впливає на заряд атома, так як вони не мають заряду. Однак вони збільшують радіоактивність атома. Це може призвести до дуже нестійким атомів, які можуть розряджати високі рівні енергії.

Що таке ядро?

У хімії ядро є позитивно зарядженим центром атома, який складається з протонів і нейтронів. Слово «ядро» походить від латинського nucleus, яке є формою слова, що означає "горіх" або "ядро". Цей термін був придуманий в 1844 році Майклом Фарадеєм для опису центру атома. Науки, беруть участь у дослідженні ядра, вивченні його складу і характеристик, називаються ядерної фізики і ядерної хімією. Протони і нейтрони утримуються сильною ядерною силою. Електрони притягуються до ядра, але рухаються так швидко, що їхнє обертання здійснюється на деякій відстані від центру атома. Заряд ядра зі знаком плюс виходить від протонів, а що таке нейтрон? Це частинка, яка не має електричного заряду. Майже весь вага атома міститься в ядрі, так як протони й нейтрони мають набагато більшу масу, ніж електрони. Число протонів в атомному ядрі визначає його ідентичність як атома певного елемента. Число нейтронів означає, який ізотоп елемента є атомом.

Розмір атомного ядра

Ядро набагато менше загального діаметра атома, тому що електрони можуть бути віддалені від центру. Атом водню в 145000 разів більше свого ядра, а атом урану в 23000 разів більше свого центру. Ядро водню є найменшим, тому що воно складається з одного протона.

Розташування протонів і нейтронів в ядрі

Протон і нейтрони зазвичай зображуються як ущільнені разом і рівномірно розподілені по сферам. Однак це спрощення фактичної структури. Кожен нуклон (протон або нейтрон) може займати певний рівень енергії і діапазон місцезнаходжень. В той час як ядро може бути сферичним, воно може бути також грушовидним, кулястим або дисковидним.
Ядра з протонів і нейтронів являють собою баріони, що складаються з найменших субатомних частинок, званих кварками. Сила тяжіння має дуже короткий діапазон, тому протони і нейтрони мають бути дуже близькі один до одного, щоб бути пов'язаними. Це сильне тяжіння долає природне відштовхування заряджених протонів.

Протон, нейтрон і електрон

Потужним поштовхом у розвитку такої науки, як ядерна фізика, стало відкриття нейтрона (1932 рік). Дякувати за це слід англійського фізика Д. Чедвіка, який був учнем Резерфорда. Що таке нейтрон? Це нестабільна частинка, яка у вільному стані всього за 15 хвилин здатна розпадатися на протон, електрон і нейтрино, так звану безмассовую нейтральну частинку. Частка отримала свою назву із-за того, що вона не має електричного заряду, вона нейтральна. Нейтрони є надзвичайно щільними. В ізольованому стані один нейтрон буде мати масу всього 167·10 - 27 , а якщо взяти чайну ложку щільно упаковану нейтронами, то отриманий шматок матерії буде важити мільйони тонн. Кількість протонів у ядрі елемента називається атомним номером. Це число дає кожному елементу свою унікальну ідентичність. В атомах деяких елементів, наприклад вуглецю, число протонів у ядрах завжди однаково, але кількість нейтронів може відрізнятися. Атом даного елемента з певною кількістю нейтронів у ядрі називається ізотопом.

Чи небезпечні поодинокі нейтрони?

Що таке нейтрон? Це частинка, яка поряд з протоном входить в склад ядра атома. Однак іноді вони можуть існувати самі по собі. Коли нейтрони знаходяться поза ядер атомів, вони набувають потенційно небезпечні властивості. Коли вони рухаються з високою швидкістю, вони виробляють смертельну радіацію. Так звані нейтронні бомби, відомі своєю здатністю вбивати людей і тварин, при цьому надають мінімальний вплив на неживі фізичні структури.
Нейтрони є дуже важливою частиною атома. Висока щільність цих частинок в поєднанні з їх швидкістю надає їм надзвичайну руйнівну силу і енергію. Як наслідок, вони можуть змінити або навіть розірвати на частини ядра атомів, які вражають. Хоча нейтрон має чистий нейтральний електричний заряд, він складається з заряджених компонентів, які скасовують один одного щодо заряду. Нейтрон в атомі - це крихітна частинка. Як і протони, вони занадто малі, щоб побачити їх навіть з допомогою електронного мікроскопа, але вони там є, тому що це єдиний спосіб, що пояснює поведінку атомів. Нейтрони дуже важливі для забезпечення стабільності атома, однак за його межами атомного центру вони не можуть існувати довго і розпадаються в середньому всього лише за 885 секунд (близько 15 хвилин).