3Свойства свободного нейтрона

3.1Основные характеристики

(1:01:00) Нейтрон обозначается как n10, где нижний индекс 0 означает отсутствие заряда, а верхний индекс 1 - массовое число.

(1:02:21) Нейтрон участвует во всех четырех видах взаимодействий:

•Гравитационное взаимодействие: нейтрон имеет массу, примерно равную массе протона (mn ≈ mp ≈ 939 МэВ/c2)

•Электромагнитное взаимодействие: у нейтрона нет заряда, но есть магнитный момент

•Слабое взаимодействие: отвечает за бета-распад

•Сильное взаимодействие: скрепляет нуклоны в ядре

(1:04:08) Отсутствие заряда у нейтрона означает, что для него не существует кулоновского барьера, и он может проникать внутрь ядра при любой энергии.

(1:05:03) Свободный нейтрон - нестабильная частица. Он подвержен бета-распаду по схеме:

Период полураспада свободного нейтрона составляет примерно 600 секунд (время жизни около 878 секунд).

(1:06:37) Сильное взаимодействие (ядерное взаимодействие) скрепляет нуклоны в ядре. В ядре нейтрон стабилен благодаря сильному взаимодействию.

(1:07:50) Переносчиком сильного взаимодействия являются глюоны (от английского "glue клей).

(1:08:22) Потенциал сильного взаимодействия имеет радиус действия около 1-1.5 ферми (1 Фм = 10−13 см).

(1:09:11) Радиус ядра составляет примерно от 1.5 до 8.5 Фм. Это означает, что в тяжелых ядрах нуклоны взаимодействуют в основном с ближайшими соседями.

3.2Классификация нейтронов по энергии

(1:12:23) В зависимости от энергии нейтроны делятся на три области:

•Быстрая область: 0.1 - 10 МэВ

•Промежуточная область: 1 эВ - 100 кэВ

•Тепловая область: 0 - 1 эВ

В соответствии с этой классификацией ядерные реакторы называются быстрыми, промежуточными или тепловыми в зависимости от того, какие нейтроны вызывают наибольшее число реакций деления.

(1:17:23) Длина волны де Бройля для нейтрона зависит от его энергии:

6

Для сравнения:

˚

• При E = 0.025 эВ: скорость v = 2.2 × 103 м/с, длина волны λ = 1.8 A

˚

• При E = 1 МэВ: скорость v = 1.4 × 107 м/с, длина волны λ = 0.000287 A

˚

• При E = 1000 МэВ: скорость v ≈ 3 × 108 м/с, длина волны λ = 0.9 × 10−5 A Для сравнения размеров:

˚

• Размер атома 1.8 A

˚

• Размер ядра 10−4 A

˚

• Расстояние между атомами в кристаллической решетке несколько A

7