نفسر ماهية النيوترون وكيف تم اكتشافه ووظيفته وخصائصه. أيضا ما هو الانشطار النووي ولماذا يستخدم.
النيوترون عبارة عن جسيم دون ذري يعطي استقرارًا للذرة.ما هو النيوترون؟
النيوترون هو نوع منالجسيمات دون الذرية (الجسيمات التي تتكون منها ذرات التابعموضوع) موجودة في نواة بعض الذرات وتمنحها شحنة كهربائية متعادلة. كل ذراتكون تتكون من نيوترونات ،البروتونات (مشحونة إيجابيا) والإلكترونات (شحنة كهربائية سالبة).
توجد النيوترونات في نواة الذرات (باستثناء الهيدروجين) جنبًا إلى جنب مع البروتونات. يتم تجميعهم معًا بواسطة قوى نووية قوية ، بينما تتراقص الإلكترونات ، في النموذج الذري الكلاسيكي ، بطرق مختلفة.المدارات. لهذا السبب ، تُعرف البروتونات والنيوترونات باسمالنويات.
اكتشاف النيوترون
تحقق جيمس تشادويك تجريبياً من وجود النيوترون.قبل اكتشاف النيوترونات ، كان هناك واحد غير معروف بخصوص الجماعية وشحنة الذرات ، خاصةً عندما أصبح من الواضح أن الإلكترونات لا يمكن أن تكون في نواة ذرية، لكن الكتلة النووية لا تتوافق تمامًا مع الكتلة الكلية للبروتونات.
وهكذا ، اقترح الفيزيائي الألماني إرنست رذرفورد ، الذي اكتشف البروتونات ، في عام 1920 الحاجة إلى نيوترون ، أي الجسيم الذي من شأنه أن يوفر كتلة للذرة دون تعديلها. الشحنة الكهربائية.
بعد سنوات ، تم اكتشاف النيوترونات في عام 1932 من قبل الفيزيائي الإنجليزي جيمس تشادويك ، الحائز على جائزة نوبل عام 1935 ل جسدي - بدني. بفضل التجارب والدراسات المختلفة للإشعاع المتحصل عليه بضرب البارافين أو غيره مجمعات سكنية أظهر تشادويك ، الغني بالهيدروجين ، أن التنبؤات الفيزيائية لا تتوافق مع الظاهرة المرصودة.
بمعنى آخر ، جاء الإشعاع الناتج من جسيمات مشابهة للبروتون ، لكن لم يكن لها شحنة كهربائية. كانت تلك هي التجربة الأولى التي أدت إلى الاكتشاف الرسمي للنيوترونات.
خواص النيوترونات
تحتوي النيوترونات على كتلة مماثلة لكتلة البروتون ، لكنها أكبر قليلاً (1.00137 مرة) ، وبالتالي فهي أكبر بكثير من كتلة الإلكترون (1838.5 مرة). مثل البروتونات ، فهي مكونة من جسيمات أساسية تسمىجسيمات دون الذرية. النيوترونات لها كواركان "تحت"(أدناه) وواحد"فوق" (في الاعلى). مجموع الشحنات على هذه الكواركات هو صفر.
عند العثور عليها في النواة الذرية ، تكون النيوترونات مستقرة ، ولكن عندما تكون بالخارج ، في الحالة الحرة ، يكون لها نصف عمر قدره 879.4 ثانية ، قبل أن تتحلل إلى بروتون ، وإلكترون ، وإلكترون مضاد نيوترينو. هذا ما يحدث غالبًا داخل المحطات النووية ، حيث يوجد تركيز عالٍ من النيوترونات الحرة.
دالة النيوترون
تؤدي النيوترونات وظيفة استقرار داخل نواة الذرة. إذا لم تكن كذلك ، فإن البروتونات ستتنافر. مع وجودها ، النيوترونات تعوض هذه القوة الكهربائية البغيضة بالقوة النووية القوية التي تحافظ على البروتونات والنيوترونات فريدة في النواة.
ومع ذلك ، يمكن استخدام النيوترونات الحرة لأنواع أخرى من الوظائف ، ملائمة لهاكائن بشري. على سبيل المثال ، يتم استخدامه لاختراق المواد وتصورها ، من خلال انبعاثها الخاضع للرقابة.
كما أنها تستخدم في الانشطار النووي ، أي تمزق النواة الذرية بقذفها بالنيوترونات الحرة ، مما يتسبب في تفاعلات التي تطلق كميات هائلة منطاقة. هذا ، بالطبع ، ينطوي على العديد من المخاطر ، لأن الانبعاث غير المنضبط للنيوترونات يمكن أن يتلف بنية التابعبروتين أساسي منكائنات حية.
الانشطار النووي
الانشطار النووي هو شكل من أشكال الانهيار الذري ، وتحديداً ذرات المواد الثقيلة مثل اليورانيوم (U) ونظائره المستقرة.
يتكون هذا الإجراء من قصف نواة اليورانيوم ، على سبيل المثال وبشكل أكثر شيوعًا ، بالنيوترونات السريعة ، مما يؤدي إلى انشقاقه وإطلاق طاقة، ومعها نيوترونات حرة جديدة ، في تفاعل تسلسلي قادر على توليد مستويات عالية من الطاقة القابلة للاستخدام.
عندما يحدث هذا التفاعل في بيئة خاضعة للرقابة ، يمكن تسخيره لتوليد كهرباء استخدام التوربينات وتخصيصها للاستخدامات البشرية كما يحدث داخل المحطات النووية. ال الطاقة النووية آمنة نسبيًا وفعالة من حيث التكلفة إلى حد ما ، ولكنها تنطوي على بعض المخاطر لأنها تنتج عناصر سامة (مشعة).
على العكس من ذلك ، عندما يحدث رد الفعل هذا بطريقة غير منضبطة ، فإننا في حضور أ قنبلة ذرية، أحد أكثر اختراعات الحرب تدميراً التي قام بها كائن بشري ربما تصورت ، مثل تلك التي الحكومي أمريكي على مدن هيروشيما وناجازاكي في الحرب العالمية الثانية.