Chúng tôi giải thích neutron là gì, cách nó được phát hiện, chức năng và đặc tính của nó. Ngoài ra, sự phân hạch hạt nhân là gì và nó được sử dụng để làm gì.
Neutron là một hạt hạ nguyên tử mang lại sự ổn định cho nguyên tử.Neutron là gì?
Một neutron là một loạihạt hạ nguyên tử (các hạt tạo nên nguyên tử sau đóvấn đề) có trong hạt nhân của một số nguyên tử và mang điện tích trung hòa. Tất cả các nguyên tử củavũ trụ được tạo thành từ neutron,proton (tích điện dương) vàđiện tử (điện tích âm).
Nơtron được tìm thấy trong hạt nhân của nguyên tử (trừ hiđro), cùng với proton. Chúng được giữ với nhau bởi lực hạt nhân mạnh, trong khi các electron, trong mô hình nguyên tử cổ điển, nhảy xung quanh theo những cách khác nhau.quỹ đạo. Vì lý do này, proton và neutron được gọi lànucleon.
Khám phá neutron
James Chadwick đã xác minh bằng thực nghiệm sự tồn tại của neutron.Trước khi phát hiện ra neutron, có một điều chưa biết liên quan đến khối lượng và điện tích của các nguyên tử, đặc biệt là khi rõ ràng rằng các điện tử không thể có trong hạt nhân nguyên tử, nhưng khối lượng hạt nhân đó không hoàn toàn tương ứng với tổng khối lượng của các proton.
Vì vậy, nhà vật lý người Đức Ernest Rutherford, người đã phát hiện ra proton, đã đề xuất vào năm 1920 sự cần thiết của một neutron, nghĩa là, một hạt có thể cung cấp khối lượng cho nguyên tử mà không cần điều chỉnh nó. sạc điện.
Nhiều năm sau, neutron được phát hiện vào năm 1932 bởi nhà vật lý người Anh James Chadwick, người đoạt giải Nobel 1935 cho Thuộc vật chất. Nhờ những kinh nghiệm và nghiên cứu khác nhau về bức xạ thu được khi va chạm với parafin hoặc các Các hợp chất giàu hydro, Chadwick đã chỉ ra rằng các dự đoán vật lý không tương ứng với hiện tượng quan sát được.
Nói cách khác, bức xạ thu được đến từ các hạt tương tự như proton, nhưng không mang điện. Đó là kinh nghiệm đầu tiên dẫn đến việc phát hiện ra neutron chính thức.
Tính chất của neutron
Nơtron có khối lượng tương tự như khối lượng của proton, nhưng lớn hơn một chút (1,00137 lần) và do đó, lớn hơn nhiều so với khối lượng của electron (1838,5 lần). Giống như proton, chúng được tạo thành từ các hạt cơ bản được gọi làhạt quark. Nơtron có hai hạt quark "xuống"(Bên dưới) và một"hướng lên" (bên trên). Tổng các điện tích trên các hạt quark này bằng không.
Khi được tìm thấy trong hạt nhân nguyên tử, các neutron ổn định, nhưng khi ở bên ngoài, ở trạng thái tự do, chúng có chu kỳ bán rã là 879,4 giây, trước khi bị phá vỡ thành một phản neutrino proton, electron và electron. Đây là điều thường xảy ra bên trong các nhà máy hạt nhân, nơi có nồng độ neutron tự do cao.
Chức năng neutron
Nơtron thực hiện chức năng ổn định trong hạt nhân của nguyên tử. Nếu không, các proton sẽ đẩy nhau. Với sự hiện diện của chúng, neutron bù đắp cho lực đẩy điện này bằng lực hạt nhân mạnh giữ cho proton và neutron duy nhất trong hạt nhân.
Tuy nhiên, neutron tự do có thể được sử dụng cho các loại chức năng khác, thuận tiện chocon người. Ví dụ, nó được sử dụng để thâm nhập và hình dung vật liệu, thông qua sự phát xạ có kiểm soát của nó.
Chúng cũng được sử dụng trong quá trình phân hạch hạt nhân, tức là sự phá vỡ hạt nhân nguyên tử bằng cách bắn phá nó bằng các neutron tự do, do đó gây ra phản ứng giải phóng một lượng lớnNăng lượng. Tất nhiên, điều này liên quan đến nhiều mối nguy hiểm, vì sự phát xạ neutron không được kiểm soát có thể làm hỏng kết cấu sau đóchất đạm cơ bản củasinh vật sống.
Hạt nhân hạt nhân
Phân hạch hạt nhân là một dạng phân rã nguyên tử, cụ thể là các nguyên tử của vật liệu nặng như uranium (U) và các đồng vị bền của nó.
Quy trình này bao gồm bắn phá hạt nhân của, ví dụ và phổ biến hơn, uranium bằng neutron nhanh, gây ra sự phân cắt của nó và giải phóng Năng lượng, và cùng với nó là các neutron tự do mới, trong một phản ứng dây chuyền có khả năng tạo ra mức năng lượng có thể sử dụng cao.
Khi phản ứng này xảy ra trong một môi trường được kiểm soát, nó có thể được khai thác để tạo ra điện lực sử dụng tuabin và phân bổ nó cho mục đích sử dụng của con người, như xảy ra bên trong các nhà máy hạt nhân. Các năng lượng hạt nhân tương đối an toàn và khá hiệu quả về chi phí, nhưng nó liên quan đến một số rủi ro vì nó sinh ra các nguyên tố độc hại (phóng xạ).
Ngược lại, khi phản ứng này xảy ra một cách mất kiểm soát, chúng ta đang có bom nguyên tử, một trong những phát minh về chiến tranh hủy diệt nhất mà con người có thể đã hình thành, chẳng hạn như những chính phủ Người Mỹ trên các thành phố Hiroshima và Nagasaki ở WWII.