1. Scroll
  2. /
  3. Technologia
  4. /
  5. Neutron – ostatni element zagadki atomu

Technologia

18.02.2022 14:56

Neutron – ostatni element zagadki atomu

Nauka
4
0
0
4
0

Neutron jest częścią atomu, którego odkrycie uczyniło chemię i fizykę bardziej kompletnymi dziedzinami wiedzy. Zapoczątkowało ono znaczące zmiany w tych naukach i pozwoliło pojąć niezrozumiałe dotąd procesy. Jakie? Dowiesz się z tego artykułu!

Dlaczego neutron został odkryty tak późno?

Do końca wieku XIX atom uważany był za najmniejszy składnik materii. Odkrycie elektronu (J.J. Thomson, 1896) i protonu (1909, E. Rutherford) zmieniło pogląd na temat tego, jak wygląda budowa atomu. Nie rozwiązało to jednak wszystkich problemów, z którymi stykali się naukowcy.

Eksperymenty polegające na wykorzystaniu promieniowania alfa i beta do wywoływania rozpadu promieniotwórczego doprowadzały do pojawiania się kolejnych pierwiastków i ich odmian. Zjawiska tego nie umiano wyjaśnić.

Na podstawie tych obserwacji Frederick Soddy sformułował regułę, zgodnie z którą, w wyniku promieniowania alfa, z jednych pierwiastków powstają inne o liczbie masowej mniejszej o 4 i atomowej mniejszej o 2, a wskutek promieniowania beta pierwiastki o takiej samej liczbie masowej, ale różnej o 1 liczbie atomowej. Odmiany tych samych pierwiastków nazwał izotopami. Warto dodać, że w tym samym czasie, niezależnie od Soddy’ego, tego odkrycia dokonał także Kazimierz Fajans. Z tego powodu prawo to nazywa się dziś regułą przesunięć Soddy’ego – Fajansa.

Neutron czym jest
Neutron, czyli jedna z części atomu

Nie wiedziano jednak nadal, co jest przyczyną tego, że promieniowanie zmienia jedne pierwiastki w inne. Liczba protonów nie zmieniała się pod jego wpływem. Musiał więc istnieć dodatkowy składnik, który był tego przyczyną.

Zagadki tej nie umieli rozwikłać ani Rutherford, ani inni wybitni badacze. Jedną z prób zrozumienia tego zjawiska podjęli Walther Bothe i Herbert Becker. Wystawili oni pierwiastek beryl na działanie cząstek alfa. Rezultatem eksperymentu była emisja przenikającego niemal wszystko promieniowania.

Sprawdź też: Czy napęd antygrawitacyjny może stać się faktem? Co wiemy o antygrawitacji?

Reklama

Frederic Joliot i Irena Joliot–Curie zainteresowali się ich odkryciem. Na drodze wiązki promieniowania umieścili blok z parafiny, który w wyniku oddziaływania zaczął wyrzucać z siebie protony. Uznali, że jest to promieniowanie gamma.

Nie zgodził się jednak z nimi James Chadwick. Stwierdził on, że przy założeniu, że jest to rzeczywiście promieniowanie gamma, niemożliwe byłoby zachowanie energii i pędu protonów. Za wybijanie protonów musiały być więc odpowiedzialne cząstki o porównywalnej masie, ale pozbawione energii, czyli ładunku elektrycznego. Uzupełnił w ten sposób części składowe atomu, odkrywając brakującą cząstkę – neutron.

Neutralna natura neutronu

Cechą neutronu jest brak ładunku elektrycznego. To właśnie dzięki temu neutrony mogą przenikać przez różne rodzaje materii, tak jak w eksperymencie Bothego i Beckera przenikały przez ścianę z ołowiu o grubości 20 cm. Obojętny elektrycznie neutron nie trafia bowiem po drodze na przeciwne sobie cząstki, tak jak ma to miejsce w parze elektron-proton.

Schemat budowy atomu z podziałem na elektrony, protony i neutrony
Schemat budowy atomu z podziałem na elektrony, protony i neutrony | Źródło: awo.aws.org

Co ważne, neutron nie jest cząstką elementarną. Tak jak proton, należy do grupy barionów, co oznacza, że jest złożony z trzech kwarków. Od protonu odróżnia go inne ich ułożenie. Neutron ma jeden kwark górny i dwa dolne, podczas gdy w protonie konfiguracja jest odwrotna.

Tak jak proton, neutron jest cząstką subatomową, co oznacza, że może być częścią jądra atomowego. Od liczby neutronów w jądrze atomu zależy dany izotop pierwiastka. Obecność neutronu w jądrze, w przeciwieństwie do protonu, nie jest jednak konieczna. Przykładem jest izotop wodoru – prot, w którego jądrze jest tylko proton.

Wiele twarzy neutronu

Nie wszystkie neutrony występują w jądrach atomów. Te z nich, które nazywane są swobodnymi, istnieją jednak jedynie niecałe 15 minut. Rozróżnia się je na podstawie posiadania różnej energii kinetycznej. Są neutrony zimne, termiczne, epitermiczne, kadmowe, epikadmowe, wolne, szybkie, superszybkie, pośrednie i rezonansowe.

Bomba neutronowa
Bomba neutronowa | Źródło: britannica.com

Praktyczne zastosowanie neutronów znaleziono w atomistyce. Pozbawione uranowej osłony bomby wodorowe nazywane są neutronowymi. Cząstki te łatwo bowiem przenikają do jądra atomowego, ułatwiając tym samym reakcję jądrową. W ten sposób wykorzystywana jest najważniejsza cecha promieniowania neutronowego, czyli możliwość przenikania przez różne materiały.

Neutron okazał się brakującym składnikiem, dzięki któremu ludzkość przybliżyła się do poznania tajemnic natury. Czy już wszystko o nim wiadomo? Jeszcze nie. Poznanie jego tajemnic może być jednak kluczem do zrozumienia kolejnych sekretów natury.

Sprawdź też: Czym jest bomba atomowa? Jak naprawdę działa? Najpotężniejsze bomby jądrowe

4
0

Podziel się:

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.