How big is Neutron?

Un neutron este o particulă fără sarcină electrică, aflată împreună cu protonii în nucleul aproape oricărui atom. Are aproximativ 1,7 femtometri în diametru, valoare obținută ca dublul razei sale magnetice, care descrie cum este distribuit magnetismul său. Un femtometru este o milionime dintr-o miliardime de metru (10⁻¹⁵ metri).

Dimensiune

Un neutron nu are o suprafață dură. Este alcătuit din trei particule mai mici, numite quarcuri, un quarc up și două quarcuri down, ținute laolaltă de forța tare, aceeași forță care leagă neutronii și protonii într-un nucleu. Quarcul up are sarcină pozitivă, quarcurile down au sarcini negative, iar sarcinile lor se anulează între ele.

Dimensiunea unui proton se măsoară după modul în care este distribuită sarcina lui electrică, dar această metodă nu funcționează pentru un neutron. Sarcinile sale pozitive și negative sunt distribuite diferit între ele, așa că măsura obișnuită a dimensiunii sarcinii ajunge să fie un număr negativ, care nu poate fi o lățime. Fizicienii folosesc în schimb magnetismul neutronului.

Un neutron se comportă ca un magnet minuscul. Particle Data Group, care adună măsurătorile de particule din întreaga lume, indică raza medie a acestui magnetism ca fiind de 0,864 femtometri, cunoscută cu o incertitudine de aproximativ 1%. Experimentele de împrăștiere arată, de asemenea, că neutronii și protonii au aproximativ aceeași dimensiune.

Comparații de dimensiune

Un neutron are aproximativ aceeași dimensiune ca un proton. Măsurate în același fel, prin magnetismul lor, razele lor diferă cu mai puțin de 2%.
Un nucleu de heliu, format din doi neutroni și doi protoni, are aproximativ 3,4 femtometri în diametru, adică de aproximativ două ori lățimea unui singur neutron.
Dacă un neutron ar fi mărit până la dimensiunea unei mingi de baschet, un nucleu al celui mai răspândit tip de uraniu, care conține 146 de neutroni și 92 de protoni, ar avea aproximativ 1,6 metri în diametru.
Aproximativ 60 de miliarde de neutroni, puși unul lângă altul, ar acoperi grosimea unui fir de păr uman, care este de aproximativ 0,1 milimetri.

Cum a fost descoperit neutronul

În 1930, Walther Bothe și Herbert Becker au țintit cu particule alfa, adică nuclee de heliu, metalul beriliu. Beriliul a emis o radiație puternică și pătrunzătoare, pe care unii fizicieni au considerat-o radiație de mare energie, de același fel cu lumina. În 1932, James Chadwick, care lucra la Laboratorul Cavendish din Cambridge, Anglia, a arătat că radiația era alcătuită din particule neutre, cu aproximativ aceeași masă ca un proton. Ernest Rutherford sugerase că astfel de particule ar putea exista în nuclee, iar ele au fost numite neutroni.

Deoarece un neutron nu are sarcină, sarcina pozitivă a unui nucleu nu îl respinge. Astfel, neutronii pot ajunge la nuclee și le pot scinda chiar și pe cele mai grele, iar descoperirea lui Chadwick a deschis calea spre scindarea uraniului. Pentru această descoperire, el a primit Premiul Nobel pentru fizică în 1935.

Un neutron de unul singur

În afara unui nucleu, un neutron nu durează mult. În medie, supraviețuiește aproximativ 15 minute (878 de secunde) înainte de a se dezintegra într-un proton, un electron și o particulă numită antineutrin. Un neutron este ușor mai greu decât un proton, cu aproximativ 0,14%.