How big is Neutrón?

Un neutrón es una partícula sin carga eléctrica que se encuentra junto con los protones en el núcleo de casi todos los átomos. Tiene unos 1,7 femtómetros de diámetro, medido como el doble de su radio magnético, que describe cómo se distribuye su magnetismo. Un femtómetro es una millonésima de una milmillonésima de metro (10⁻¹⁵ metros).

Tamaño

Un neutrón no tiene una superficie dura. Está formado por tres partículas más pequeñas llamadas quarks, un quark arriba y dos quarks abajo, unidas por la fuerza nuclear fuerte, la misma fuerza que mantiene unidos neutrones y protones en un núcleo. El quark arriba tiene carga positiva y los quarks abajo tienen cargas negativas, y las cargas se anulan entre sí.

El tamaño de un protón se mide a partir de cómo se distribuye su carga eléctrica, pero eso no sirve para un neutrón. Sus cargas positiva y negativa se distribuyen de forma distinta, así que la medida habitual del tamaño de la carga resulta ser un número negativo, que no puede ser un ancho. En su lugar, los físicos usan el magnetismo del neutrón.

Un neutrón actúa como un diminuto imán. El Grupo de Datos de Partículas, que recopila las mediciones de partículas de todo el mundo, da para el radio medio de ese magnetismo un valor de 0,864 femtómetros, conocido con una precisión de alrededor del 1 %. Los experimentos de dispersión muestran también que neutrones y protones tienen aproximadamente el mismo tamaño.

Comparaciones de tamaño

Un neutrón tiene aproximadamente el mismo tamaño que un protón. Si se miden de la misma manera, por su magnetismo, sus radios difieren en menos de un 2 %.
Un núcleo de helio, formado por dos neutrones y dos protones, tiene unos 3,4 femtómetros de diámetro, aproximadamente el doble del ancho de un solo neutrón.
Si un neutrón se agrandara hasta el tamaño de un balón de baloncesto, el núcleo del tipo más común de uranio, que contiene 146 neutrones y 92 protones, tendría unos 1,6 metros de diámetro.
Unos 60 000 millones de neutrones, colocados uno al lado del otro, abarcarían el grosor de un cabello humano, de unos 0,1 milímetros.

Cómo se descubrió el neutrón

En 1930, Walther Bothe y Herbert Becker lanzaron partículas alfa, que son núcleos de helio, contra el berilio metálico. Este emitió una radiación intensa y penetrante, que algunos físicos tomaron por radiación de alta energía del mismo tipo que la luz. En 1932, James Chadwick, que trabajaba en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, en Inglaterra, demostró que la radiación estaba formada por partículas neutras con una masa aproximadamente igual a la de un protón. Ernest Rutherford había sugerido que esas partículas podían existir en los núcleos, y se las llamó neutrones.

Como un neutrón no tiene carga, la carga positiva de un núcleo no lo repele. Por eso los neutrones pueden alcanzar y dividir incluso los núcleos más pesados, y el descubrimiento de Chadwick abrió el camino a la fisión del uranio. Por este descubrimiento, Chadwick recibió el Premio Nobel de Física de 1935.

Un neutrón en solitario

Fuera de un núcleo, un neutrón dura poco. De media sobrevive unos 15 minutos (878 segundos) antes de desintegrarse en un protón, un electrón y una partícula llamada antineutrino. Un neutrón es ligeramente más pesado que un protón, en aproximadamente un 0,14 %.