تعتبر النيوترونات والبروتونات والإلكترونات من المكونات الأساسية لنواة الذرة في أي عنصر طبيعي. لقد ساهم النيوترون بشكل كبير، نظرًا لخصائصه المتنوعة، في تطوير واكتشاف التفاعلات النووية والذرية، وحتى في اختراع القنبلة الذرية. في هذا المقال، سنتناول أهم السمات التي تميز النيوترونات.
الخصائص الأساسية للنيوترونات
للنيوترونات مجموعة من الخصائص الفريدة التي تجعلها مهمة في فهم سلوك المادة وتفاعلاتها. فيما يلي تفصيل لبعض هذه الخصائص:
الحجم والكتلة
يبلغ متوسط نصف قطر النيوترون حوالي ٠.٨ × ١٠-١٥ متر. أما بالنسبة للكتلة، فتبلغ كتلة النيوترون ٩٣٩.٥٦٥ ميغا فولت / سي ٢.
التعادل الكهربائي
النيوترون متعادل كهربائياً، أي أن شحنته تساوي صفر. هذه الخاصية تسمح للنيوترونات الحرة بالمرور عبر المجالات الكهربائية دون أن تتأثر، مما يسهل تفاعلها مع المادة عن طريق الاصطدامات النادرة مع النوى الذرية.
العزم المغناطيسي الثنائي القطب
يمتلك النيوترون عزمًا مغناطيسيًا ثنائي القطب بقيمة لا تساوي صفرًا. هذه السمة تمكن العلماء من دراسة خصائص المواد المغناطيسية وفهم كيفية تحريك الشحنات الكهربائية، بالإضافة إلى قدرة النيوترون على العمل كمغناطيس.
النيوترونات الحرة
النيوترون الحر خارج النواة غير مستقر ويتحلل عن طريق أشعة بيتا، ويبلغ عمر النيوترون الحر ٨٨٢ ثانية. تستطيع النيوترونات السفر في الهواء لمسافات طويلة دون الحاجة إلى تفاعل. تتواجد النيوترونات في الطبيعة عن طريق الميونات في الغلاف الجوي، حيث تصطدم الأشعة الكونية عالية الطاقة بالغلاف الجوي للأرض، مما يوفر مصدرًا طبيعيًا للنيوترونات.
عدم التأين
لا تتأين النيوترونات بشكل مباشر. يحدث التأين للنيوترونات في أي مادة بطريقة غير مباشرة فقط. لذلك، تساهم النيوترونات بشكل مباشر في الانشطار النووي وتستخدم في تجارب الانشطار النووي لتحديد التركيب الذري أو المغناطيسي للمادة.
القدرة على اختراق المواد
يتمتع إشعاع النيوترون بقدرة عالية على اختراق المواد، مما يجعله أداة قيمة لدراسة خصائص العينات المختلفة. يستخدم إشعاع النيوترون في دراسة الأنظمة البيولوجية الحساسة، بالإضافة إلى دراسة السوائل المعقدة وأنظمة التنظيم الذاتي والحالات الإلكترونية الغريبة.
تعريف النيوترونات
النيوترونات (بالإنجليزية: Neutron) هي جسيمات دون ذرية، وهي أحد مكونات نواة الذرة مع البروتونات والإلكترونات. وهي جسيمات متعادلة لا تمتلك شحنة كهربائية. تبلغ كتلة النيوترون ١.٦٧٤٩٣ ×١٠^-٢٧ كجم، وهي مساوية لكتلة البروتون داخل النواة في الذرة وأكبر من كتلة الإلكترون بمقدار ١٨٣٩ مرة. تعتبر النيوترونات أحد أهم مكونات المادة وتمتلك عزم مغناطيسي ثنائي القطب، مما يمكنها من أن تتصرف كمغناطيس دقيق لتحريك الشحنات الكهربائية.
اكتشاف النيوترونات
اكتشف الفيزيائي الإنجليزي جيمس تشادويك النيوترونات عام ١٩٣٢. بعد هذا الاكتشاف، أجرى العلماء والباحثون تجارب ودراسات على هذا الجسيم. لاحظوا أثناء التجارب أنه عند قذف بعض العناصر بجسيم النيوترون، تنشطر النواة وتنقسم إلى قسمين متساويين في الكتلة، وهذا نوع من أنواع التفاعل النووي.
لاحظ العلماء أيضًا أن بعض العناصر خلال الانشطار تعطي نيوترونات إضافية. في عام ١٩٤٢م، اكتشفت مجموعة من الباحثين الأميركيين أنه يتم إنتاج كمية كافية من النيوترونات الحرة ليبقى التفاعل متسلسلًا. هذا الاكتشاف أدى إلى اكتشاف وبناء القنبلة الذرية.
