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. Su diámetro es de unos 1.7 femtómetros, medido como el doble de su radio magnético, que describe cómo se distribuye su magnetismo. Un femtómetro es una millonésima de 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, que se mantienen unidos gracias a la fuerza nuclear fuerte, la misma fuerza que une a neutrones y protones en un núcleo. El quark arriba tiene carga positiva y los quarks abajo tienen carga negativa, y en conjunto esas cargas se anulan.

El tamaño de un protón se mide a partir de cómo se distribuye su carga eléctrica, pero eso no funciona con un neutrón. Sus cargas positivas y negativas no se distribuyen de la misma manera, así que la medida habitual del tamaño de la carga da un número negativo, y un ancho no puede ser negativo. En su lugar, los físicos usan el magnetismo del neutrón.

Un neutrón se comporta como un imán diminuto. El Particle Data Group, que reúne las mediciones de partículas de todo el mundo, da como radio promedio de ese magnetismo 0.864 femtómetros, con un margen de error de alrededor del 1%. Los experimentos de dispersión también muestran que los neutrones y los protones tienen más o menos el mismo tamaño.

Comparaciones de tamaño

Un neutrón tiene más o menos el mismo tamaño que un protón. Si se miden de la misma manera, por su magnetismo, sus radios difieren en menos del 2%.
Un núcleo de helio, formado por dos neutrones y dos protones, mide unos 3.4 femtómetros de diámetro, más o menos el doble del ancho de un solo neutrón.
Si un neutrón se ampliara hasta el tamaño de un balón de básquet, el núcleo del tipo de uranio más común, que contiene 146 neutrones y 92 protones, mediría unos 1.6 metros de diámetro.
Unos 60 mil millones de neutrones puestos en fila, uno junto a otro, cubrirían el grosor de un cabello humano, 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 un metal llamado berilio. El berilio emitió una radiación intensa y penetrante, que algunos físicos tomaron por una radiación de alta energía del mismo tipo que la luz. En 1932, James Chadwick, que trabajaba en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, Inglaterra, demostró que esa radiación estaba formada por partículas neutras con más o menos la misma masa que un protón. Ernest Rutherford había propuesto que en los núcleos podría haber partículas así, y a esas partículas se les dio el nombre de neutrones.

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

Un neutrón por sí solo

Fuera de un núcleo, un neutrón no dura mucho. En promedio sobrevive unos 15 minutos (878 segundos) antes de desintegrarse en un protón, un electrón y una partícula llamada antineutrino. Un neutrón pesa un poco más que un protón, alrededor de un 0.14% más.