אנו מסבירים מהו נויטרון, כיצד הוא התגלה, תפקידו ותכונותיו. כמו כן, מהו ביקוע גרעיני ולמה הוא משמש.
הנייטרון הוא חלקיק תת-אטומי שנותן יציבות לאטום.מהו נויטרון?
נויטרון הוא סוג שלחלקיק תת אטומי (חלקיקים המרכיבים את אטומים של החוֹמֶר) נוכח בגרעין של כמה אטומים וניחן במטען חשמלי נייטרלי. כל האטומים שלעוֹלָם מורכבים מניוטרונים,פרוטונים (טעון חיובי) ואלקטרונים (מטען חשמלי שלילי).
ניוטרונים נמצאים בגרעין האטומים (פרט למימן), יחד עם פרוטונים. הם מוחזקים יחד על ידי כוחות גרעיניים חזקים, בעוד אלקטרונים, במודל האטומי הקלאסי, רוקדים בדרכים שונות.מסלולים. מסיבה זו, פרוטונים וניוטרונים ידועים בשםנוקלונים.
גילוי הנייטרון
ג'יימס צ'דוויק אימת בניסוי את קיומו של הנייטרון.לפני גילוי הנייטרונים, היה אחד לא ידוע לגבי מסה ומטען האטומים, במיוחד כשהתברר שהאלקטרונים לא יכולים להיות ב גרעין אטום, אלא שהמסה הגרעינית לא בדיוק תואמת את המסה הכוללת של הפרוטונים.
לפיכך, הפיזיקאי הגרמני ארנסט רתרפורד, שגילה פרוטונים, הציע ב-1920 את הצורך בניוטרון, כלומר, חלקיק שיספק מסה לאטום מבלי לשנות את זה. מטען חשמלי.
שנים מאוחר יותר, ניוטרונים התגלו ב-1932 על ידי הפיזיקאי האנגלי ג'יימס צ'דוויק, זוכה פרס נובל לשנת 1935. גוּפָנִי. הודות לחוויות ומחקרים שונים של הקרינה המתקבלת מפגיעה בפרפין או אחר תרכובות עשיר במימן, צ'דוויק הראה שהתחזיות הפיזיקליות לא תואמות את התופעה שנצפתה.
במילים אחרות, הקרינה שהתקבלה הגיעה מחלקיקים הדומים לפרוטון, אך לא היה להם מטען חשמלי. זו הייתה החוויה הראשונה שהובילה לגילוי פורמלי של נויטרונים.
מאפיינים של נויטרונים
לנייטרונים יש מסה דומה לזו של הפרוטון, אך מעט גדולה יותר (פי 1.00137) ולפיכך גדולה בהרבה מזו של האלקטרון (פי 1838.5). כמו פרוטונים, הם מורכבים מחלקיקים בסיסיים הנקראיםקווארקים. לנייטרונים יש שני קווארקים"מטה"(למטה) ואחד"לְמַעלָה" (למעלה). סכום המטענים על הקווארקים הללו הוא אפס.
כשהנויטרונים נמצאים בגרעין האטום, הנייטרונים יציבים, אבל כשהם בחוץ, במצב חופשי, יש להם זמן מחצית חיים של 879.4 שניות, לפני שהם מתפרקים לאנטי-נייטרינו של פרוטון, אלקטרון ואלקטרון. זה מה שקורה לעתים קרובות בתוך מפעלים גרעיניים, שבהם יש ריכוז גבוה של נויטרונים חופשיים.
פונקציית ניוטרונים
ניוטרונים ממלאים תפקיד מייצב בתוך גרעין האטום. אם הם לא היו, הפרוטונים היו דוחים זה את זה. עם נוכחותם, נויטרונים מפצים על כוח חשמלי דוחה זה על ידי הכוח הגרעיני החזק ששומר על פרוטונים וניוטרונים ייחודיים בגרעין.
עם זאת, נויטרונים חופשיים יכולים לשמש עבור סוגים אחרים של פונקציות, נוח עבורבן אדם. לדוגמה, הוא משמש לחדירה והדמיה של חומרים, באמצעות פליטה מבוקרת שלו.
הם משמשים גם בביקוע גרעיני, כלומר, קרע של גרעין האטום על ידי הפצצתו בניוטרונים חופשיים, ובכך גורמים תגובות שמשחררים כמויות אדירות שלאֵנֶרְגִיָה. זה, כמובן, כרוך בסכנות רבות, שכן פליטה בלתי מבוקרת של נויטרונים עלולה לפגוע ב מִבְנֶה של החֶלְבּוֹן בסיסי שליצורים חיים.
ביקוע גרעיני
ביקוע גרעיני הוא צורה של פירוק אטומים, במיוחד אטומים של חומרים כבדים כמו אורניום (U) והאיזוטופים היציבים שלו.
הליך זה מורכב מהפצצת גרעין האורניום, למשל, ובאופן נפוץ יותר, בניוטרונים מהירים, מה שגורם לביקוע שלו ולשחרור של אֵנֶרְגִיָה, ויחד איתו נויטרונים חופשיים חדשים, בתגובת שרשרת המסוגלת לייצר רמות גבוהות של אנרגיה שמישה.
כאשר תגובה זו מתרחשת בסביבה מבוקרת, ניתן לרתום אותה כדי ליצור חַשְׁמַל שימוש בטורבינות והקצאתה לשימושים אנושיים, כפי שמתרחש בתוך מפעלים גרעיניים. ה אנרגיה גרעינית בטוח יחסית וחסכוני למדי, אבל זה כרוך בוודאות סיכונים מכיוון שהוא מייצר לוואי יסודות רעילים (רדיואקטיביים).
להיפך, כאשר תגובה זו מתרחשת בצורה לא מבוקרת, אנו נמצאים בנוכחות א פצצת אטום, אחת מהמצאות המלחמה ההרסניות ביותר שה- בן אדם אולי הרתה, כגון אלה שה- מֶמְשָׁלָה אמריקאי על ערים הירושימה ונגסקי ב- מלחמת העולם השנייה.