نوترون

نوترون ( به انگلیسی: Neutron ) ( با نشان n 0 ) یکی از ذرات هسته ای اتم با بار الکتریکی خنثی و جرم مطلق ۲۷ - ۱۰ × ۱٬۶۷۴۸۲ کیلوگرم و جرم نسبی ۱٬۰۰۸۶۶۵۴۱ است و به همراه پروتون، جرم اتم را تشکیل می دهند. تمامی اتم ها ( به جز هیدروژن معمولی یا پروتونیوم ) در هستهٔ خود نوترون دارند. نوترون از یک کوارک بالا و دو کوارک پایین ساخته شده است. [ ۲]
جیمز چادویک در سال ۱۹۳۲ این ذره را، که رادرفورد در سال ۱۹۲۰ وجود آن را پیش بینی کرده بود، کشف کرد. پروتون ها ذراتی با بار الکتریکی مثبت هستند و توسط نیروی کولنی به شدت همدیگر را دفع می کنند.
علت این که پروتون های کنارهم همدیگر را دفع نمی کنند، برهم کنش آن ها با نوترون ها توسط نیروی هسته ای قوی است. نوترون در حال آزاد ذره ای ناپایدار است و عمر متوسط آن ۹۱۸ ثانیه است و به پروتون، الکترون و پادنوترینو واپاشیده می شود. به این واپاشی، واپاشی بتا منفی ( β − ) می گویند.
نسبت تعداد پروتون ها به نوترون ها در هستهٔ اتم های مختلف متفاوت است. برای مثال، نسبتِ تعداد نوترون ها به پروتون ها در اتم اکسیژن نسبت ۱ به ۱ است، در حالی که در اتم آهن به نسبت ۱۵ به ۱۳ است. طبق یک قاعدهٔ کلی که از اصل طرد پائولی نتیجه می شود، اگر این نسبت کمتر از ۱/۵ باشد؛ اتم پایدار است و فروپاشیده نمی شود و همین، دلیل اصلی پایدار بودن نوترون ها در داخل هستهٔ اتم است. هر اتمی که نسبت نوترون ها به پروتون های آن بیشتر از ۱/۵ باشد، ناپایدار است و در برخی از اتم ها با فروپاشی یکی از نوترون ها به پروتون و الکترون، سعی در برقراری این تعادل می شود. برای مثال:
Cs 55 137 ⟶ Ba 56 137 + e − + ν e ¯
با اندازه گیری هایی که ارنست رادرفورد انجام داد، او متوجه شد که جرم هستهٔ اتم تقریباً دوبرابر تعداد پروتون ها است. بدین ترتیب او پیش بینی کرد که ذره دیگری باید در هسته باشد تا این کمبود جرم را جبران کند.
در سال ۱۹۳۲ جیمز چادویک آزمایشی ترتیب داد. او بریلیم را با ذرات آلفا بمباران کرد و متوجه شد که ذرّه ای با قدرت نفوذ بسیار بالا از هستهٔ اتم بیرون می زند که در میدان مغناطیسی منحرف نمی شود. او ابتدا فکر کرد که این باید اشعه X یا گاما باشد؛ اما هنگامی که سرعت آن را اندازه گرفت، متوجه شد که سرعت این ذره یک دهم سرعت نور است. به همین دلیل این ذره را که جرم آن حدود جرم پروتون بود، بار الکتریکی نداشت و سرعت آن یک دهم سرعت نور بود، نوترون نامید و آن را به هسته نسبت داد.

نوتْرون (neutron)
نوتْرون
یکی از سه ذرۀ اصلی زیراتمی. دو ذرۀ دیگر پروتون و الکترون اند. نوترون ذرۀ مرکبی است که از سه کوارک تشکیل می شود و بنابراین در گروه باریونی هادرونها قرار می گیرد. نوترون ها جرمی در حدود جرم پروتون دارند، ولی بار الکتریکی ندارند و در هستۀ همۀ اتم ها، جز هیدروژن، دیده می شوند. نوترون ها در جرم اتم ها اثرگذار، ولی در خواص شیمیایی شان بی تأثیرند. ایزوتوپ های هر عنصر فقط از لحاظ نوترون های هسته با هم تفاوت دارند، ولی خواص شیمیایی آن ها شبیه هم است. نوترون آزاد در خارج از هسته ناپایدار است و با نیم عمر۱۱.۶ دقیقه به یک پروتون، یک الکترون، و یک پادنوترینو واپاشیده می شود. نوترون را جیمز چادویک، فیزیک دان انگلیسی، در ۱۹۳۲ کشف کرد. جرم نوترون ها و پروتون ها حدود ۲هزار بار سنگین تر از الکترون است. فرآیند تبدیل نوترون به پروتون واپاشی بتازاست.