How big is Neŭtrono?

Neŭtrono estas partiklo sen elektra ŝargo, trovata kune kun protonoj en la kerno de preskaŭ ĉiu atomo. Ĝia diametro estas ĉirkaŭ 1,7 femtometroj; oni mezuras ĝin kiel la duoblon de ĝia magneta radiuso, kiu priskribas, kiel ĝia magnetismo estas disvastigita. Femtometro estas milionono de miliardono de metro (10⁻¹⁵ metroj).

Grando

Neŭtrono ne havas malmolan surfacon. Ĝi konsistas el tri pli malgrandaj partikloj, nomataj kvarkoj, unu U-kvarko kaj du D-kvarkoj, kunligitaj de la forta forto, la sama forto, kiu kunligas neŭtronojn kaj protonojn en kernon. La U-kvarko havas pozitivan ŝargon kaj la D-kvarkoj havas negativajn ŝargojn, kaj kune ili sumiĝas al nulo.

La grando de protono estas mezurata laŭ la disvastiĝo de ĝia elektra ŝargo, sed tio ne funkcias por neŭtrono. La pozitivaj kaj negativaj ŝargoj de neŭtrono estas disvastigitaj malsame unu de la alia, tial la kutima mezuro de ŝarga grando rezultas kiel negativa nombro, kiu ne povas esti larĝo. Fizikistoj anstataŭe uzas la magnetismon de neŭtrono.

Neŭtrono agas kiel eta magneto. La Particle Data Group, kiu kolektas la mezurojn de partikloj tra la mondo, donas la mezan radiuson de tiu magnetismo kiel 0,864 femtometrojn, konatan kun precizeco de ĉirkaŭ 1 %. Ankaŭ eksperimentoj de disĵetado montras, ke neŭtronoj kaj protonoj estas ĉirkaŭ same grandaj.

Komparoj de grando

Neŭtrono estas ĉirkaŭ same granda kiel protono. Kiam oni mezuras ilin same, laŭ ilia magnetismo, iliaj radiusoj diferencas je malpli ol 2 %.
Heliuma kerno, farita el du neŭtronoj kaj du protonoj, havas diametron de ĉirkaŭ 3,4 femtometroj, ĉirkaŭ duoble la diametro de unuopa neŭtrono.
Se neŭtrono pligrandiĝus ĝis la grando de korbopilko, la kerno de la plej ofta speco de uranio, kiu enhavas 146 neŭtronojn kaj 92 protonojn, havus diametron de ĉirkaŭ 1,6 metroj.
Ĉirkaŭ 60 miliardoj da neŭtronoj, vicigitaj unu apud alia, atingus la dikecon de homa haro, kiu estas ĉirkaŭ 0,1 milimetrojn dika.

Kiel oni trovis la neŭtronon

En 1930 Walther Bothe kaj Herbert Becker pafis alfa-partiklojn, kiuj estas heliumaj kernoj, al la metalo berilio. La berilio eligis fortan, penetran radiadon, kiun iuj fizikistoj opiniis altenergia radiado de la sama speco kiel lumo. En 1932 James Chadwick, laboranta ĉe la Laboratorio Cavendish en Kembriĝo, Anglio, montris, ke la radiado konsistas el neŭtralaj partikloj kun proksimume la sama maso kiel protono. Ernest Rutherford antaŭe sugestis, ke tiaj partikloj eble ekzistas en kernoj, kaj oni nomis ilin neŭtronoj.

Ĉar neŭtrono ne havas ŝargon, la pozitiva ŝargo de kerno ne repuŝas ĝin. Tial neŭtronoj povas atingi kaj fendi eĉ la plej pezajn kernojn, kaj la malkovro de Chadwick malfermis la vojon al la fendo de uranio. Por tiu malkovro li ricevis la Nobel-premion pri fiziko de 1935.

Neŭtrono sola

Ekster kerno neŭtrono ne vivas longe. Averaĝe ĝi travivas ĉirkaŭ 15 minutojn (878 sekundojn), antaŭ ol ĝi disfalas en protonon, elektronon kaj partiklon nomatan antineŭtrino. Neŭtrono estas iomete pli peza ol protono, je ĉirkaŭ 0,14 %.