How big is Nêutron?

Um nêutron é uma partícula sem carga elétrica, encontrada junto com prótons no núcleo de quase todo átomo. Tem cerca de 1,7 femtômetros de largura, medido como o dobro de seu raio magnético, que descreve como seu magnetismo está distribuído. Um femtômetro é um milionésimo de um bilionésimo de metro (10⁻¹⁵ metros).

Tamanho

Um nêutron não tem superfície rígida. Ele é formado por três partículas menores chamadas quarks, um quark up e dois quarks down, mantidas unidas pela força forte, a mesma força que une nêutrons e prótons em um núcleo. O quark up tem carga positiva e os quarks down têm cargas negativas, e juntas elas se cancelam.

O tamanho de um próton é medido pela forma como sua carga elétrica está distribuída, mas esse método não funciona para o nêutron: as cargas positiva e negativa do nêutron estão distribuídas de maneiras diferentes entre si, de modo que a medida usual de tamanho de carga resulta em um número negativo, o que não pode ser uma largura. Em vez disso, os físicos usam o magnetismo do nêutron.

Um nêutron age como um pequeno ímã. O Particle Data Group, que reúne as medições de partículas de todo o mundo, dá o raio médio desse magnetismo como 0,864 femtômetro, conhecido com uma precisão de cerca de 1%. Experimentos de espalhamento também mostram que nêutrons e prótons têm aproximadamente o mesmo tamanho.

Comparações de tamanho

Um nêutron tem aproximadamente o mesmo tamanho de um próton. Medidos da mesma forma, pelo magnetismo, seus raios diferem em menos de 2%.
Um núcleo de hélio, formado por dois nêutrons e dois prótons, tem cerca de 3,4 femtômetros de largura, cerca do dobro da largura de um único nêutron.
Se um nêutron fosse ampliado ao tamanho de uma bola de basquete, o núcleo do tipo mais comum de urânio, que tem 146 nêutrons e 92 prótons, teria cerca de 1,6 metros de largura.
Cerca de 60 bilhões de nêutrons colocados lado a lado cobririam a largura de um fio de cabelo humano, cerca de 0,1 milímetro.

Como o nêutron foi descoberto

Em 1930, Walther Bothe e Herbert Becker dispararam partículas alfa, que são núcleos de hélio, contra o metal berílio. Ele emitiu uma radiação forte e penetrante, que alguns físicos consideraram ser radiação de alta energia do mesmo tipo que a luz. Em 1932, James Chadwick, trabalhando no Laboratório Cavendish, em Cambridge, na Inglaterra, mostrou que essa radiação era formada por partículas neutras com massa próxima à do próton. Ernest Rutherford já havia sugerido que partículas assim poderiam existir nos núcleos, e elas foram chamadas de nêutrons.

Como o nêutron não tem carga, a carga positiva de um núcleo não o repele. Por isso, os nêutrons conseguem atingir e dividir até os núcleos mais pesados, e a descoberta de Chadwick abriu caminho para a divisão do urânio. Ele recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1935 por essa descoberta.

Um nêutron sozinho

Fora de um núcleo, um nêutron não dura muito tempo. Em média, ele sobrevive cerca de 15 minutos (878 segundos) antes de decair em um próton, um elétron e uma partícula chamada antineutrino. Um nêutron é um pouco mais pesado que um próton, cerca de 0,14% mais pesado.