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Neutrón
Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema.
Neutrón
El neutrón es una partícula subatómica neutra que forma parte de todos los núcleos atómicos, excepto el hidrógeno ordinario. No tiene carga eléctrica y su masa en reposo es de 1,67493 × 10-27 kg, ligeramente superior a la del protón pero casi 1.839 veces mayor que la del electrón. Los neutrones y los protones, llamados comúnmente nucleones, están unidos en el denso núcleo interno de un átomo, el núcleo, donde representan el 99,9% de la masa del átomo.
Detalles
Los avances en la física de partículas de alta energía del siglo XX revelaron que ni el neutrón ni el protón son verdaderas partículas elementales, sino que son compuestos de partículas elementales extremadamente pequeñas llamadas quarks. El núcleo está unido por el efecto residual de la fuerza fuerte, una interacción fundamental que rige el comportamiento de los quarks que componen los protones y neutrones individuales.
Durante la guerra civil española, la Legión Cóndor de la fuerza aérea alemana, que apoyaba a los “nacionalistas” sublevados, bombardeó la ciudad vasca de Guernica, un acontecimiento conmemorado en el cuadro “Guernica” de Pablo Picasso, en varias películas y en numerosos libros y estudios. Véase más acerca de los efectos y consecuencias de esa guerra. Y hace 38 años se produjo el accidente nuclear de Chernóbil. En la madrugada del 26 de abril de 1986 se produjo una devastadora catástrofe medioambiental cuando una explosión y un incendio en la central nuclear de Chernóbil (Ucrania) liberaron grandes cantidades de material radiactivo a la atmósfera. Los efectos se notaron incluso en Alemania.
El neutrón fue descubierto en 1932 por el físico inglés James Chadwick. Pocos años después de este descubrimiento, muchos investigadores de todo el mundo estudiaron las propiedades e interacciones de la partícula. Se descubrió que varios elementos, al ser bombardeados por neutrones, sufren una fisión, un tipo de reacción nuclear que se produce cuando el núcleo de un elemento pesado se divide en dos fragmentos más pequeños casi iguales. Durante esta reacción, cada núcleo fisionado emite neutrones libres adicionales, así como los ligados a los fragmentos de fisión.Entre las Líneas En 1942, un grupo de investigadores estadounidenses, bajo la dirección del físico Enrico Fermi, demostró que durante el proceso de fisión se producen suficientes neutrones libres para mantener una reacción en cadena. Este desarrollo condujo a la construcción de la bomba atómica. Los posteriores avances tecnológicos dieron lugar a la producción a gran escala de energía eléctrica a partir de la energía nuclear. La absorción (véase su concepto jurídico) de neutrones por parte de los núcleos expuestos a las altas intensidades de neutrones disponibles en los reactores nucleares también ha hecho posible la producción de grandes cantidades de isótopos radiactivos útiles para una gran variedad de fines. Además, el neutrón se ha convertido en una herramienta importante en la investigación pura. El conocimiento de sus propiedades y estructura es esencial para comprender la estructura de la materia en general. Las reacciones nucleares inducidas por los neutrones son valiosas fuentes de información sobre el núcleo atómico y la fuerza que lo une.
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Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características y el futuro de esta cuestión):
Un neutrón libre -que no está incorporado a un núcleo- está sujeto a una desintegración radiactiva del tipo llamado desintegración beta. Se descompone en un protón, un electrón y un antineutrino (la contraparte antimateria del neutrino, una partícula sin carga y con poca o ninguna masa); la vida media de este proceso de desintegración es de 614 segundos. Debido a que se desintegra fácilmente de esta manera, el neutrón no existe en la naturaleza en su estado libre, excepto entre otras partículas altamente energéticas en los rayos cósmicos. Como los neutrones libres son eléctricamente neutros, atraviesan sin obstáculos los campos eléctricos del interior de los átomos, por lo que constituyen una forma de radiación penetrante, que interactúa con la materia casi exclusivamente a través de colisiones relativamente raras con los núcleos atómicos.
Los neutrones y protones se clasifican como hadrones, partículas subatómicas sometidas a la fuerza fuerte. A su vez, se ha demostrado que los hadrones poseen una estructura interna en forma de quarks, partículas subatómicas con carga fraccionada que se cree que se encuentran entre los componentes fundamentales de la materia. Al igual que el protón y otras partículas bariónicas, el neutrón está formado por tres quarks; de hecho, el neutrón posee un momento de dipolo magnético, es decir, se comporta como un minúsculo imán en formas que sugieren que es una entidad de cargas eléctricas en movimiento.
Datos verificados por: Brite
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Recursos
[rtbs name=”informes-jurídicos-y-sectoriales”][rtbs name=”quieres-escribir-tu-libro”]Traducción al Inglés
Traducción al inglés de Neutrón: Neutron.
Véase También
Radiación ionizante
Isótopo
Lista de partículas
Momento magnético de los neutrones
Radiación de neutrones y escala de radiación Sievert
Neutronio
Reacción nuclear
Nucleosíntesis
Nucleosíntesis por captura de neutrones
Proceso R
Proceso S
Reactor térmico
Fuentes de neutrones
Generador de neutrones
Fuente de neutrones
Procesos con neutrones
Bomba de neutrones
Difracción de neutrones
Flujo de neutrones
Transporte de neutrones
Datación con radionúclidos cosmogénicos
Bibliografía
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En 1930, Walter Bothe y su estudiante Herbert Becker, que trabajaban en Alemania, descubrieron que si las partículas alfa de alta energía emitidas por el polonio 210 chocan con algunos elementos ligeros, especialmente el berilio o el litio, se produce una radiación con una penetrabilidad inusualmente alta. Al principio se pensó que se trataba de rayos gamma, pero se descubrió que tenía un poder de penetración mucho mayor que el de todos los rayos gamma conocidos y los resultados experimentales no pueden interpretarse de esta manera. En 1932, Irene y Frédéric Joliot-Curie hicieron una importante contribución. Demostraron que si esta radiación desconocida incide en la parafina o en cualquier otro compuesto rico en hidrógeno, se producen protones de alta energía. Esto, en sí mismo, no contradice nada, pero los resultados numéricos provocan incoherencias en la teoría. Ese mismo año, 1932, el físico inglés James Chadwick realizó una serie de experimentos en los que demostró que la hipótesis de los rayos gamma es insostenible. Sugirió que esta radiación está formada por partículas sin carga con una masa cercana a la del protón, y realizó una serie de experimentos que confirmaron la hipótesis. Estas partículas sin carga se llamaron neutrones a partir de la raíz latina neutro y el sufijo habitual de partícula en (he). En 1932, Dmitri Ivanenko y luego V. Heisenberg sugirió que el núcleo atómico está formado por protones y neutrones.
Se considera establecido de forma fiable que el neutrón es un estado ligado de tres quarks: uno “superior” (u) y dos “inferiores” (d) (estructura de quarks udd). La proximidad de las masas del protón y del neutrón se debe a la propiedad de invariancia isotópica aproximada: en el protón (la estructura de quarks uud), un quark d se sustituye por un quark u, pero como las masas de estos quarks son muy próximas, esta sustitución tiene poco efecto en la masa de la partícula compuesta.
Como el neutrón es más pesado que el protón, puede decaer en estado libre. El único canal de desintegración, permitido por la ley de conservación de la energía y las leyes de conservación de la carga eléctrica y los números cuánticos de bariones y leptones, es la desintegración beta del neutrón a protón, electrón y antineutrino de electrón (y a veces un cuanto gamma).
Dado que esta desintegración se produce con la formación de leptones y un cambio en el sabor de los quarks, debe ocurrir sólo a expensas de la interacción débil. Sin embargo, debido a las propiedades específicas de la interacción débil, la velocidad de esta reacción es anómalamente pequeña debido a la liberación de energía extremadamente pequeña (la diferencia de masas de las partículas iniciales y finales). Esto explica el hecho de que el neutrón sea un verdadero longevo entre las partículas elementales: su vida, aproximadamente igual a 15 minutos, es unas mil millones de veces más larga que la vida del muón, la siguiente partícula metaestable en tiempo de vida después del neutrón.
Investigación básica:
La posibilidad de tetraneutrones y otros estados ligados a partir de neutrones solos
Búsqueda de posibles oscilaciones neutrón-antineutrón
búsqueda del momento dipolar eléctrico del neutrón. El momento dipolar eléctrico del neutrón sería exactamente cero, si existiera invariancia de todas las interacciones en las que participa el neutrón, en relación con la operación de reflexión del tiempo. Las interacciones débiles no son invariantes bajo la operación de reflexión temporal. Como consecuencia, el neutrón tendría un momento dipolar eléctrico. Se desconoce la razón de la falta de momento dipolar eléctrico del neutrón.
Estudio de las propiedades de los núcleos ligeros fuertemente excitados por neutrones.
Investigación aplicada sobre el neutrón:
Producción y almacenamiento de neutrones en frío
efectos de los flujos de neutrones en los tejidos y organismos vivos
Efectos de los flujos de neutrones superfuertes en las propiedades de los materiales
Estudio de la difusión de neutrones en los medios
Estudio de diferentes tipos de estructuras en la física de la materia condensada
análisis de difracción de neutrones
análisis de activación de neutrones.
Fuentes: Las fuentes de neutrones de alto flujo son reactores nucleares diseñados para producir esta radiación o fuentes de espalación, grandes aceleradores de protones que envían un haz de protones acelerados sobre un objetivo que evapora neutrones. Normalmente, las fuentes de neutrones reúnen una serie de instrumentos que forman grandes centros de usuarios nacionales o internacionales.
Los neutrones se utilizan para la dispersión de neutrones, un proceso que permite estudiar la materia en estado condensado. Esta radiación penetrante permite ver el interior de los cuerpos, como los metales, los minerales y los fluidos, y examinar su estructura a escala atómica por difracción. Otra ventaja de los neutrones es su sensibilidad magnética debido a su espín, que permite estudiar la estructura magnética de los materiales. La espectroscopia de neutrones ofrece una forma única de estudiar las excitaciones de los cuerpos, como los fonones, las vibraciones atómicas y los magnones. Los neutrones también se utilizan para radiografiar objetos especiales (por ejemplo, elementos pirotécnicos de motores de cohetes o barras de combustible irradiadas). Esto se llama neutronografía. En estas aplicaciones, la radiación de neutrones es complementaria a los rayos X.
Los neutrones también se utilizan por su capacidad de provocar reacciones nucleares (fisiones, captura radiativa o difusión inelástica). Una de las aplicaciones es el control del proceso nuclear, que permite la medición cuantitativa y cualitativa del contenido de las mezclas de material fisible (uranio, plutonio, actínidos menores) en el proceso de tratamiento del combustible gastado (por ejemplo, la planta de La Hague).