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Neutron


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Das Neutron ist ein langlebiges elektrisch neutrales Elementarteilchen mit dem Formelzeichen n . Es ist wie das Proton ein Nukleon .

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines

Neutronen wurden erstmals 1932 von dem Physiker und späteren Nobelpreisträger James Chadwick beim Beschuss von Beryllium mit Alphateilchen (α) beobachtet. Alphateilchen sind Heliumkerne.

<math>{4 \atop 2}\mathrm{He}+{9 \atop 4}\mathrm{Be}\quad\rightarrow\quad{12 \atop \atop 0}\mathrm{n} \quad +5 76\mathrm{MeV}</math>

In der obigen Formel steht links des Elementsymbols seine Atomare Massenzahl   A und darunter die Ordnungszahl   Z die gleichbedeutend mit der Zahl der ist. Folgende Beziehung gilt für die Zahl sich im Kern des Atoms befindenden Neutronen:

<math> N = A - Z

Die Ruhemasse des Neutrons beträgt in SI -Einheiten beziehungsweise mit der Atomaren Masseneinheit u

<math> m_\mathrm{n} = 1{ }674\ 927\ \cdot 10^{-27} \ \mathrm{kg}
 = 1{ }008\ 664\ 915\ 78(55) \textrm{u}</math>  

Das entspricht einer Ruheenergie in SI -Einheiten beziehungsweise in Elektronvolt ausgedrückt von:

<math> W_{\mathrm{n}} = 1{ }505\ 349\ \cdot 10^{-10} \ \mathrm{J}
 = 939 565\ 330(38) \ \mathrm{MeV}  

Somit ist sie um etwa 1 MeV größer als die eines Protons. Der Durchmesser des Neutrons beträgt ca. 1 6⋅10 -15  m.

Die Neutronen im Atomkern tragen zur Gesamtmasse bei und bestimmen damit das Isotop des Elements . Das chemischen Verhalten bleibt jedoch gleich dies durch die physikalischen Eigenschaften der Atomhülle wird deren Elektronenanzahl wegen der elektrischen Neutralität Neutrons unabhängig von der Neutronenzahl ist.

Der Atomkern von fast allen Atomen aus Protonen und Neutronen. Die Ausnahme ist das häufigsten auftretende Wasserstoffisotop welches nur aus einem Proton besteht.

Freie Neutronen entstehen unter anderm durch Das freie Neutron ist instabil und zerfällt einer mittleren Lebensdauer von etwa 885 Sekunden ein Proton ein Elektron und ein Antielektronneutrino :

<math>\mathrm{n}\rightarrow\mathrm{p}+\mathrm{e}^-+\bar{\nu}_e + 0 78\ \mathrm{MeV} </math>

Neutronen hinterlassen in einer Blasenkammer keine Spur d. h. sie wirken nicht ionisierend .

Freie Neutronen werden von vielen Atomkernen Die bei dieser Reaktion entstehenden neuen Atomkerne oft radioaktiv; einige wenige Atomkerne spalten sich spontan nach dem Einfangen eines Neutrons. unterscheidet zwischen schnellen Neutronen (E>1MeV) und thermischen Zum Abbremsen (Moderation) von Neutronen müssen Kernen Massenzahl verwendet werden da der Energieverlust über erfolgt. In vielen Kernreaktoren (Druck- und Siedewasserreaktoren) schnelle Neutronen und werden mittles eines geeigneten (Wasser Graphit Deutrium) auf für die Kernspaltung Energie abgebremst.

Quantenphysik des Neutrons

Das Neutron hat den Spin 1/2 und ist damit ein Fermion . Außerdem gehört es zu den Baryonen. bestehen ihrerseits aus zwei d- Quarks und einem u- Quark (Formel udd).

Tabelle

Daten des Neutrons (nach CODATA)
Ladung neutral =
0
Ruhemasse 1 008 664 915 78(55) u =
1 674 927 16(13)⋅10 -27   kg  =
1838 683 6550(40) ×  m e
Ruheenergie 939 565 330(38)  MeV  =
1 505 349 46(12)⋅10 -10   J
magnetisches Moment -0 966 236 40(23)⋅10 -26   J   T -1
Spin 1/2
mittlere Lebensdauer als freies Neutron 887 s
mittlere Lebensdauer im Atomkern >>10 Milliarden Jahre

Web-Links

Siehe auch: Neutronenbombe



Bücher zum Thema Neutron

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