| magnetic_moment = J · T

| magnetic_polarizability =

| spinnen Sie =

| isospin =

| Gleichheit = +1

| condensed_symmetries = ich (J) =

} }\

Das Neutron ist eine subatomare hadron Partikel, die das Symbol oder, keine elektrische Nettoanklage und eine Masse hat, die ein bisschen größer ist als dieses eines Protons. Mit Ausnahme von Wasserstoff bestehen Kerne von Atomen aus Protonen und Neutronen, die deshalb insgesamt Nukleonen genannt werden. Die Zahl von Protonen in einem Kern ist die Atomnummer und definiert den Typ des Elements die Atom-Formen. Neutronen sind innerhalb eines Atomkerns notwendig, weil sie mit Protonen über die starke Kraft binden; Protone sind unfähig, mit einander wegen ihrer gegenseitigen elektromagnetischen Repulsion zu binden, die stärker ist als die Anziehungskraft der starken Kraft. Die Zahl von Neutronen ist die Neutronzahl und bestimmt das Isotop eines Elements. Zum Beispiel, der reichliche Kohlenstoff 12 Isotop hat 6 Protone und 6 Neutronen, während der sehr seltene radioaktive Kohlenstoff 14 Isotop 6 Protone und 8 Neutronen hat.

Während bestimmte Neutronen in stabilen Kernen stabil sind, freie Neutronen nicht stabil sind; sie erleben Beta-Zerfall mit einer Mittellebenszeit von gerade weniger als 15 Minuten . Freie Neutronen werden in der Atomspaltung und Fusion erzeugt. Hingebungsvolle Neutronquellen wie Forschungsreaktoren und spallation Quellen erzeugen freie Neutronen für den Gebrauch im Ausstrahlen und in Neutronzerstreuen-Experimenten. Wenn auch es nicht ein chemisches Element ist, wird das freie Neutron manchmal in Tische von nuclides eingeschlossen. Wie man dann betrachtet, hat es eine Atomnummer der Null und eine Massenzahl von einer, und wird manchmal neutronium genannt.

Das Neutron ist der Schlüssel zur Kernkraft-Produktion gewesen. Nachdem das Neutron 1932 entdeckt wurde, wurde es 1933 begriffen, dass es eine Kernkettenreaktion vermitteln könnte. In den 1930er Jahren wurden Neutronen verwendet, um viele verschiedene Typen von Kernumwandlungen zu erzeugen. Als Atomspaltung 1938 entdeckt wurde, wurde es bald begriffen, dass das der Mechanismus sein könnte, die Neutronen für die Kettenreaktion zu erzeugen, wenn der Prozess auch Neutronen erzeugt hat, und das 1939 bewiesen wurde, den Pfad zur Kernkraft-Produktion offensichtlich machend. Diese Ereignisse und Ergebnisse haben direkt zur ersten künstlichen Kernkettenreaktion geführt, die (Chikagoer Stapel 1, 1942) und zu den ersten Kernwaffen (1945) selbststützte.

Entdeckung

1920 hat Ernest Rutherford die mögliche Existenz des Neutrons begrifflich gefasst. Insbesondere Rutherford hat gedacht, dass die Verschiedenheit, die zwischen der Atomnummer eines Atoms und seiner Atommasse gefunden ist, durch die Existenz einer neutral beladenen Partikel innerhalb des Atomkerns erklärt werden konnte. Er hat gedacht, dass das Neutron ein neutraler doppelter war, der aus einem Elektron besteht, das ein Proton umkreist.

1930 haben Viktor Ambartsumian und Dmitri Ivanenko in der UDSSR gefunden, dass, gegen die vorherrschende Meinung der Zeit, der Kern aus Protonen und Elektronen nicht bestehen kann. Sie haben bewiesen, dass einige neutrale Partikeln außer den Protonen da sein müssen.

1931 haben Walther Bothe und Herbert Becker in Deutschland gefunden, dass, wenn die sehr energischen von Polonium ausgestrahlten Alphateilchen auf bestimmten leichten Elementen, spezifisch Beryllium, Bor oder Lithium gefallen sind, eine ungewöhnlich eindringende Radiation erzeugt wurde. Zuerst, wie man dachte, war diese Radiation Gammastrahlung, obwohl es mehr eindrang als jede Gammastrahlung bekannt, und die Details von experimentellen Ergebnissen sehr schwierig waren, auf dieser Basis zu dolmetschen. Der folgende wichtige Beitrag wurde 1932 von Irène Joliot-Curie und Frédéric Joliot in Paris berichtet. Sie haben gezeigt, dass, wenn diese unbekannte Radiation auf Paraffin oder einer anderer wasserstoffenthaltender Zusammensetzung gefallen ist, es Protone der sehr hohen Energie vertrieben hat. Das war mit der angenommenen Gammastrahl-Natur der neuen Radiation nicht an sich inkonsequent, aber hat über quantitative Analyse der Daten ausführlich berichtet ist immer schwieriger geworden, sich mit solch einer Hypothese zu versöhnen.

1932 hat James Chadwick eine Reihe von Experimenten an der Universität des Cambridges durchgeführt, zeigend, dass die Gammastrahl-Hypothese unhaltbar war. Er hat vorgeschlagen, dass die neue Radiation aus unbeladenen Partikeln ungefähr der Masse des Protons bestanden hat, und er eine Reihe von Experimenten durchgeführt hat, die seinen Vorschlag nachprüfen. Diese unbeladenen Partikeln wurden Neutronen genannt, anscheinend vom Latein wühlen neutral und das griechische Ende - auf (durch die Imitation des Elektrons und Protons).

Die Entdeckung des Neutrons hat ein Rätsel erklärt, das die Drehung des Stickstoffs 14 Kern einschließt, der experimentell gemessen worden war, um 1 ħ zu sein. Es war bekannt, dass Atomkerne gewöhnlich ungefähr halb so viel positive Anklagen hatten, als wenn sie völlig Protone zusammengesetzt wurden, und in vorhandenen Modellen das häufig durch das Vorschlagen erklärt wurde, dass Kerne auch einige "Kernelektronen" enthalten haben, um die zusätzliche Gebühr für neutral zu erklären. So würde Stickstoff 14 aus 14 Protonen und 7 Elektronen zusammengesetzt, um ihm eine Anklage +7, aber eine Masse von 14 Atommasseneinheiten zu geben. Jedoch war es auch bekannt, dass sowohl Protone als auch Elektronen eine innere Drehung von ħ getragen haben, und es keine Weise gab, eine ungerade Zahl (21) von Drehungen ± ħ einzuordnen, um eine Drehung von 1 ħ zu geben. Statt dessen, als Stickstoff 14 vorgeschlagen wurde, um aus 3 Paaren von Protonen und Neutronen, mit einem zusätzlichen allein stehenden Neutron und Proton jedes Beitragen einer Drehung von ħ in derselben Richtung für eine Gesamtdrehung von 1 ħ zu bestehen, ist das Modell lebensfähig geworden. Bald wurden Kernneutronen verwendet, um Drehungsunterschiede in vielen verschiedenen nuclides ebenso und das Neutron natürlich zu erklären, weil eine grundlegende Struktureinheit von Atomkernen akzeptiert wurde.

Innere Eigenschaften

Stabilität und Beta-Zerfall

Unter dem Standardmodell der Partikel-Physik, weil das Neutron aus drei Quarken besteht, ist die einzige mögliche Zerfall-Weise ohne eine Änderung der Baryonenzahl für eines der Quarke, um Geschmack über die schwache Wechselwirkung zu ändern. Das Neutron besteht aus zwei unten Quarke mit der Anklage  e und ein Quark mit der Anklage + e, und der Zerfall von einem unten Quarke in einen leichteren Quark kann durch die Emission eines W boson erreicht werden. Dadurch bedeutet den Neutronzerfall in ein Proton (der denjenigen unten und zwei Quarke enthält), ein Elektron und ein Elektronantineutrino.

Außerhalb des Kerns sind freie Neutronen nicht stabil und haben eine Mittellebenszeit (ungefähr 14 Minuten, 42 Sekunden); deshalb ist die Halbwertzeit für diesen Prozess (der sich von der Mittellebenszeit durch einen Faktor dessen unterscheidet) (ungefähr 10 Minuten, 11 Sekunden). Freie Neutronen verfallen durch die Emission eines Elektrons und eines Elektronantineutrinos, um ein Proton, ein als Beta-Zerfall bekannter Prozess zu werden:

:  + +

Neutronen in nicht stabilen Kernen können auch auf diese Weise verfallen. Jedoch, innerhalb eines Kerns, können sich Protone auch zu einem Neutron über den umgekehrten Beta-Zerfall verwandeln. Diese Transformation kommt bei der Emission eines Antielektrons (auch genannt Positron) und ein Elektronneutrino vor:

:  + +

Die Transformation eines Protons zu einem Neutron innerhalb eines Kerns ist auch durch die Elektronfestnahme möglich:

: +  +

Die Positron-Festnahme durch Neutronen in Kernen, die ein Übermaß an Neutronen enthalten, ist auch möglich, aber wird gehindert, weil Positrone durch den Kern zurückgetrieben werden, und schnell vernichten, wenn sie auf Elektronen stoßen.

Wenn gebunden, innerhalb eines Kerns wird die Instabilität eines einzelnen Neutrons zum Beta-Zerfall gegen die Instabilität erwogen, die durch den Kern als Ganzes erworben würde, wenn ein zusätzliches Proton an abstoßenden Wechselwirkungen mit den anderen Protonen teilnehmen sollte, die bereits im Kern da sind. Als solcher, obwohl freie Neutronen nicht stabil sind, sind bestimmte Neutronen nicht notwendigerweise so. Dasselbe Denken erklärt, warum sich Protone, die im leeren Raum stabil sind, zu Neutronen, wenn gebunden, innerhalb eines Kerns verwandeln können.

Elektrischer Dipolmoment

Das Standardmodell der Partikel-Physik sagt eine winzige Trennung der positiven und negativen Anklage innerhalb des Neutrons voraus, das zu einem dauerhaften elektrischen Dipolmoment führt. Der vorausgesagte Wert ist jedoch ganz unter der aktuellen Empfindlichkeit von Experimenten. Von mehreren ungelösten Rätseln in der Partikel-Physik ist es klar, dass das Standardmodell nicht die endgültige und ausführliche Beschreibung aller Partikeln und ihrer Wechselwirkungen ist. Neue Theorien, die das Standardmodell allgemein übertreffen, führen zu viel größeren Vorhersagen für den elektrischen Dipolmoment des Neutrons. Zurzeit gibt es mindestens vier Experimente, die versuchen, zum ersten Mal einen begrenzten elektrischen Neutrondipolmoment zu messen, einschließlich:

• EDM kälteerzeugendes Neutronexperiment, das am Institut Laue-Langevin wird aufstellt
• nEDM experimentieren im Bau an der neuen UCN Quelle am Institut von Paul Scherrer
• NEDM-Experiment, das an der Spallation Neutronquelle wird vorstellt
• NEDM-Experiment, das am Institut Laue-Langevin wird baut

Magnetischer Moment

Wenn auch das Neutron eine neutrale Partikel ist, ist der magnetische Moment eines Neutrons nicht Null, weil es eine zerlegbare Partikel ist, die drei beladene Quarke enthält.

Antineutron

Das Antineutron ist das Antiteilchen des Neutrons. Es wurde von Bruce Cork das Jahr 1956 ein Jahr entdeckt, nachdem das Antiproton entdeckt wurde. CPT-Symmetrie stellt starke Einschränkungen auf die Verhältniseigenschaften von Partikeln und Antiteilchen, so studierende Antineutronerträge stellen strenge Tests auf der CPT-Symmetrie zur Verfügung. Der Bruchunterschied in den Massen des Neutrons und Antineutrons ist. Da der Unterschied nur ungefähr zwei Standardabweichungen weg von der Null ist, gibt das keine überzeugenden Beweise der CPT-Übertretung.

Struktur und Geometrie des Anklage-Vertriebs innerhalb des Neutrons

Ein 2007 veröffentlichter Artikel, eine musterunabhängige Analyse zeigend, hat beschlossen, dass das Neutron ein negativ beladenes Äußeres, eine positiv beladene Mitte und ein negativer Kern hat. In einer vereinfachten klassischen Ansicht hilft die negative "Haut" des Neutrons ihm, von den Protonen angezogen zu werden, mit denen es im Kern aufeinander wirkt. Jedoch ist die Hauptanziehungskraft zwischen Neutronen und Protonen über die Kernkraft, die Anklage nicht einschließt.

Neutronzusammensetzungen

Dineutrons und tetraneutrons

Die Existenz von stabilen Trauben von 4 Neutronen oder tetraneutrons, ist von einer Mannschaft Hypothese aufgestellt worden, die von Francisco-Miguel Marqués am CNRS Laboratorium für die Kernphysik geführt ist, die auf Beobachtungen des Zerfalls von Beryllium 14 Kerne gestützt ist. Das ist besonders interessant, weil aktuelle Theorie darauf hinweist, dass diese Trauben nicht stabil sein sollten.

Der dineutron ist eine andere hypothetische Partikel.

Neutronium und Neutronensterne

Am äußerst hohen Druck und den Temperaturen, wie man glaubt, brechen Nukleonen und Elektronen in den Hauptteil neutronic Sache, genannt neutronium zusammen. Wie man wagt, geschieht das in Neutronensternen.

Der äußerste Druck innerhalb eines Neutronensterns kann die Neutronen in eine Kubiksymmetrie deformieren, dichtere Verpackung von Neutronen erlaubend.

Entdeckung

Das allgemeine Mittel, eine beladene Partikel durch das Suchen nach einer Spur der Ionisation (solcher als in einem Wolkenraum) zu entdecken, arbeitet für Neutronen direkt nicht. Neutronen, dass elastisch die Streuung von Atomen eine Ionisationsspur schaffen kann, die feststellbar ist, aber die Experimente sind nicht als einfach auszuführen; andere Mittel, um Neutronen zu entdecken, aus dem Erlauben von sie bestehend, mit Atomkernen aufeinander zu wirken, werden allgemeiner verwendet. Die allgemein verwendeten Methoden, Neutronen zu entdecken, können deshalb gemäß den Kernprozessen darauf gebaut, hauptsächlich Neutronfestnahme oder das elastische Zerstreuen kategorisiert werden. Eine gute Diskussion über die Neutronentdeckung wird im Kapitel 14 der Buchstrahlenentdeckung und des Maßes von Glenn F. Knoll (John Wiley & Sons, 1979) gefunden.

Neutronentdeckung durch die Neutronfestnahme

Eine übliche Methodik, um Neutronen zu entdecken, schließt das Umwandeln der Energie ein, die von Neutronfestnahme-Reaktionen in elektrische Signale veröffentlicht ist. Bestimmte nuclides haben eine hohe Neutronfestnahme-Kreuz-Abteilung, die die Wahrscheinlichkeit ist, ein Neutron zu absorbieren. Auf die Neutronfestnahme strahlt der zusammengesetzte Kern leichter feststellbare Radiation, zum Beispiel ein Alphateilchen aus, das dann entdeckt wird. Die nuclides, und sind für diesen Zweck nützlich.

Neutronentdeckung durch das elastische Zerstreuen

Neutronen können sich von Kernen elastisch zerstreuen, den geschlagenen Kern veranlassend, zurückzuschrecken. Kinematisch kann ein Neutron mehr Energie übertragen, Kerne wie Wasserstoff oder Helium anzuzünden, als zu schwereren Kernen. Entdecker, die sich auf das elastische Zerstreuen verlassen, werden schnelle Neutronentdecker genannt. Zurückschreckende Kerne können ionisieren und weitere Atome durch Kollisionen erregen. Anklage und/oder Funkeln-Licht erzeugt können auf diese Weise gesammelt werden, um ein entdecktes Signal zu erzeugen. Eine Hauptherausforderung in der schnellen Neutronentdeckung nimmt solche Signale von falschen Signalen wahr, die durch die Gammastrahlung in demselben Entdecker erzeugt sind.

Schnelle Neutronentdecker sind im Vorteil, einen Vorsitzenden nicht zu verlangen, und deshalb dazu fähig zu sein, die Energie des Neutrons, Zeit der Ankunft, und in der bestimmten Fall-Richtung des Vorkommens zu messen.

Gebrauch

Das Neutron spielt eine wichtige Rolle in vielen Kernreaktionen. Zum Beispiel läuft Neutronfestnahme häufig auf Neutronaktivierung hinaus, Radioaktivität veranlassend. Insbesondere Kenntnisse von Neutronen und ihrem Verhalten sind in der Entwicklung von Kernreaktoren und Kernwaffen wichtig gewesen. Der fissioning von Elementen wie Uran 235 und Plutonium 239 wird durch ihre Absorption von Neutronen verursacht.

Kalte, thermische und heiße Neutronradiation wird in Neutronzerstreuen-Möglichkeiten allgemein verwendet, wo die Radiation auf eine ähnliche Weise verwendet wird, wie man Röntgenstrahlen für die Analyse der kondensierten Sache verwendet. Neutronen sind den Letzteren in Bezug auf Atomunähnlichkeiten durch verschiedene sich zerstreuende böse Abteilungen ergänzend; Empfindlichkeit zum Magnetismus; Energiereihe für die unelastische Neutronspektroskopie; und tiefes Durchdringen in die Sache.

Die Entwicklung von "Neutronlinsen, die" auf dem inneren Gesamtnachdenken innerhalb von hohlen kapillaren Glastuben oder durch das Nachdenken von mit Grübchen Aluminiumtellern gestützt sind, hat andauernde Forschung in die Neutronmikroskopie und Strahl-Tomographie des Neutrons/Gammas gesteuert.

Ein Hauptgebrauch von Neutronen soll verzögerte und schnelle Gammastrahlung von Elementen in Materialien erregen. Das bildet die Basis der Neutronaktivierungsanalyse (NAA) und schnellen Gammaneutronaktivierungsanalyse (PGNAA). NAA wird meistenteils verwendet, um kleine Proben von Materialien in einem Kernreaktoren zu analysieren, während PGNAA meistenteils verwendet wird, um unterirdische Felsen um Löcher der langweiligen Angelegenheit und Industrieschüttgüter auf Förderbändern zu analysieren.

Ein anderer Gebrauch von Neutronemittern ist die Entdeckung von leichten Kernen, besonders der in Wassermolekülen gefundene Wasserstoff. Wenn ein schnelles Neutron mit einem leichten Kern kollidiert, verliert es einen großen Bruchteil seiner Energie. Durch das Messen der Rate, an der langsame Neutronen zur Untersuchung nach dem Reflektieren von Wasserstoffkerne zurückkehren, kann eine Neutronuntersuchung den Wasserinhalt in Boden bestimmen.

Quellen

Weil freie Neutronen nicht stabil sind, können sie nur bei Kernzerfällen, Kernreaktionen und energiereichen Reaktionen (solcher als in Höhenstrahlungsschauern oder Gaspedal-Kollisionen) erhalten werden. Freie Neutronbalken werden bei Neutronquellen durch den Neutrontransport erhalten. Für den Zugang zu intensiven Neutronquellen müssen Forscher zu einer Fachmann-Neutronmöglichkeit gehen, die einen Forschungsreaktor oder eine spallation Quelle bedient.

Der Mangel des Neutrons an der elektrischen Gesamtanklage macht es schwierig, sie zu steuern oder zu beschleunigen. Beladene Partikeln können beschleunigt, verlangsamt, oder durch elektrische oder magnetische Felder abgelenkt werden. Diese Methoden haben wenig Wirkung auf Neutronen außer einer kleinen Wirkung eines inhomogeneous magnetischen Feldes wegen des magnetischen Moments des Neutrons. Neutronen können von Methoden kontrolliert werden, die Mäßigung, Nachdenken und Geschwindigkeitsauswahl einschließen.

Schutz

Die Aussetzung von freien Neutronen kann gefährlich sein, da die Wechselwirkung von Neutronen mit Molekülen im Körper Störung zu Molekülen und Atomen verursachen kann, und auch Reaktionen verursachen kann, die andere Formen der Radiation (wie Protone) verursachen. Die normalen Vorsichtsmaßnahmen des Strahlenschutzes gelten: Vermeiden Sie Aussetzung, bleiben Sie so weit von der Quelle wie möglich, und behalten Sie Belichtungszeit zu einem Minimum. Eine besondere Aufmerksamkeit muss dem zugewandt werden, wie man vor der Neutronaussetzung jedoch schützt. Für andere Typen der Radiation, z.B Alphateilchen, Beta-Partikeln oder Gammastrahlung, macht das Material einer hohen Atomnummer und mit der hohen Speicherdichte für die gute Abschirmung; oft wird Leitung verwendet. Jedoch wird diese Annäherung mit Neutronen nicht arbeiten, da die Absorption von Neutronen aufrichtig mit der Atomnummer nicht zunimmt, wie es mit dem Alpha, dem Beta und der Gammastrahlung tut. Stattdessen muss man auf die besonderen Wechselwirkungsneutronen schauen haben mit der Sache (sieh die Abteilung auf der Entdeckung oben). Zum Beispiel werden wasserstoffreiche Materialien häufig verwendet, um gegen Neutronen zu beschirmen, da gewöhnlicher Wasserstoff beide Streuungen und Neutronen verlangsamt. Das bedeutet häufig, dass einfache konkrete Blöcke oder sogar paraffingeladene Plastikblöcke besseren Schutz vor Neutronen gewähren, als viel dichtere Materialien tun. Nach dem Verlangsamen können Neutronen dann von einem Isotop gefesselt sein, das hohe Sympathie für langsame Neutronen hat, ohne sekundäre Festnahme-Radiation, wie Lithium 6 zu verursachen.

Wasserstoffreiches gewöhnliches Wasser betrifft Neutronabsorption in Atomspaltungsreaktoren: Gewöhnlich sind Neutronen von normalem Wasser so stark gefesselt, dass die Kraftstoffbereicherung mit dem fissionable Isotop erforderlich ist. Der schwere Wasserstoff in schwerem Wasser hat eine sehr viel niedrigere Absorptionssympathie für Neutronen, als protium (normaler leichter Wasserstoff) tut. Schwerer Wasserstoff wird deshalb in CANDU-Typ-Reaktoren verwendet, um sich zu verlangsamen (mäßigen) Neutrongeschwindigkeit, um die Wahrscheinlichkeit der Atomspaltung im Vergleich zur Neutronfestnahme zu vergrößern.

Produktion

Verschiedene nuclides werden stabiler durch das Wegtreiben von Neutronen als eine Zerfall-Weise; das ist als Neutronemission bekannt, und geschieht allgemein während der spontanen Spaltung.

Höhenstrahlung, die mit der Atmosphäre der Erde unaufhörlich aufeinander wirkt, erzeugt Neutronen, die an der Oberfläche entdeckt werden können. Noch stärkere Neutronradiation wird an der Oberfläche des Mars erzeugt, wo die Atmosphäre dick genug ist, um Neutronen vom kosmischen Strahl spallation, aber nicht dick genug zu erzeugen, um bedeutenden Schutz vor den erzeugten Neutronen zur Verfügung zu stellen. Diese Neutronen erzeugen nicht nur ein Marsoberflächenneutronstrahlenrisiko von der direkten nach unten gehenden Neutronradiation, sondern auch eine bedeutende Gefahr vom Nachdenken von Neutronen von der Marsoberfläche, die widerspiegelte Neutronradiation erzeugen wird, die aufwärts in ein Marshandwerk oder Habitat vom Fußboden eindringt.

Atomspaltungsreaktoren erzeugen natürlich freie Neutronen; ihre Rolle soll die energieerzeugende Kettenreaktion stützen. Die intensive Neutronradiation kann auch verwendet werden, um verschiedene Radioisotope durch den Prozess der Neutronaktivierung zu erzeugen, die ein Typ der Neutronfestnahme ist.

Experimentelle Kernfusionsreaktoren erzeugen freie Neutronen als ein Abfallprodukt. Jedoch sind es diese Neutronen, die den grössten Teil der Energie und das Umwandeln besitzen, dass die Energie zu einer nützlichen Form eine schwierige Technikherausforderung bewiesen hat. Fusionsreaktoren, die Neutronen erzeugen, werden wahrscheinlich um zweimal den Betrag der radioaktiven Verschwendung eines Spaltungsreaktors schaffen, aber die Verschwendung wird aus neutronaktivierten leichteren Isotopen zusammengesetzt, die relativ kurz (50-100 Jahre) Zerfall-Perioden verglichen mit der typischen Hälfte von Leben von 10,000 Jahren für die Spaltungsverschwendung haben, die in erster Linie wegen der langen Hälfte des Lebens des Alpha-Ausstrahlens transuranic actinides lang ist.

Neutrontemperatur

Thermalneutronen

Ein Thermalneutron ist ein freies Neutron, das Boltzmann ist, der mit kT = bei der Raumtemperatur verteilt ist. Das gibt Eigenschaft (nicht durchschnittlich, oder mittler) Geschwindigkeit von 2.2 km/s. Der 'thermische' Name kommt aus ihrer Energie, die dieses des Raumtemperaturbenzins oder Materials ist, das sie durchdringen. (sieh kinetische Theorie für Energien und Geschwindigkeiten von Molekülen). Nach mehreren Kollisionen (häufig im Rahmen 10-20) mit Kernen erreichen Neutronen dieses Energieniveau, vorausgesetzt, dass sie nicht absorbiert werden.

In vielen Substanzen haben Thermalneutronen einen viel größeren wirksamen Querschnitt als schnellere Neutronen, und können deshalb leichter durch irgendwelche Atomkerne absorbiert werden, dass sie kollidieren mit, einen schwereren — und häufig nicht stabil — Isotop des chemischen Elements infolgedessen schaffend.

Die meisten Spaltungsreaktoren verwenden einen Neutronvorsitzenden, um sich, oder thermalize die Neutronen zu verlangsamen, die durch die Atomspaltung ausgestrahlt werden, so dass sie leichter gewonnen werden, weitere Spaltung verursachend. Andere, genannt schnelle Züchter-Reaktoren, verwenden Spaltungsenergieneutronen direkt.

Kalte Neutronen

Kalte Neutronen sind Thermalneutronen, die equilibrated in einer sehr kalten Substanz wie flüssiger schwerer Wasserstoff gewesen sind. Solch eine kalte Quelle wird in den Vorsitzenden eines Forschungsreaktors oder spallation Quelle gelegt. Kalte Neutronen sind für Neutronzerstreuen-Experimente besonders wertvoll.

Ultrakalte Neutronen

Ultrakalte Neutronen werden erzeugt, indem sie kalte Neutronen in Substanzen mit einer Temperatur von einigen kelvins, wie fester schwerer Wasserstoff oder superflüssiges Helium unelastisch gestreut wird. Eine alternative Produktionsmethode ist die mechanische Verlangsamung von kalten Neutronen.

Spaltungsenergieneutronen

Ein schnelles Neutron ist ein freies Neutron mit einem kinetischen Energieniveau in der Nähe von , folglich eine Geschwindigkeit von ~ (~ 6 % der Geschwindigkeit des Lichtes). Sie werden Spaltungsenergie oder schnelle Neutronen genannt, um sie von der niedrigeren Energie Thermalneutronen und energiereiche Neutronen zu unterscheiden, die in kosmischen Schauern oder Gaspedalen erzeugt sind. Schnelle Neutronen werden durch Kernprozesse wie Atomspaltung erzeugt.

Schnelle Neutronen können in Thermalneutronen über einen Prozess genannt Mäßigung gemacht werden. Das wird mit einem Neutronvorsitzenden getan. In Reaktoren werden normalerweise schweres Wasser, leichtes Wasser oder Grafit verwendet, um Neutronen zu mäßigen.

Fusionsneutronen

D-T (Tritium des schweren Wasserstoffs) Fusion ist die Fusionsreaktion, die die energischsten Neutronen mit 14.1 MeV der kinetischen Energie erzeugt und mit 17 % der Geschwindigkeit des Lichtes reisend. D-T Fusion ist auch die leichteste Fusionsreaktion, sich zu entzünden, Nah-Maximalraten erreichend, selbst wenn die schwere Wasserstoff und Tritium-Kerne nur ein Tausendstel so viel kinetische Energie haben wie 14.1 MeV, die erzeugt werden.

14.1 Neutronen von MeV haben ungefähr 10mal so viel Energie wie Spaltungsneutronen, und sind an fissioning sogar nichtspaltbare schwere Kerne sehr wirksam, und diese energiereichen Spaltungen erzeugen mehr Neutronen durchschnittlich als Spaltungen durch Neutronen der niedrigeren Energie. Das macht D-T Fusionsneutronquellen solchen, wie vorgeschlagen, tokamak für die Umwandlung der Transuranic-Verschwendung nützliche Macht-Reaktoren. 14.1 Neutronen von MeV können auch Neutronen durch das Klopfen von ihnen lose von Kernen erzeugen.

Andererseits werden diese sehr hohen Energieneutronen mit geringerer Wahrscheinlichkeit einfach gewonnen, ohne Spaltung oder spallation zu verursachen. Aus diesen Gründen verwertet Kernwaffendesign umfassend D-T Fusion 14.1 Neutronen von MeV, um mehr Spaltung zu verursachen. Fusionsneutronen sind im Stande, Spaltung in normalerweise nichtspaltbaren Materialien, wie entleertes Uran (Uran 238) zu verursachen, und diese Materialien sind in den Jacken von thermonuklearen Waffen verwendet worden. Fusionsneutronen können auch Spaltung in Substanzen verursachen, die unpassend oder schwierig sind, in primäre Spaltungsbomben wie Reaktorrang-Plutonium zu machen. Diese physische Tatsache veranlasst so gewöhnliche Nichtwaffenrang-Materialien, aus Sorge in bestimmten Kernproliferationsdiskussionen und Verträgen zu werden.

Andere Fusionsreaktionen erzeugen viel weniger energische Neutronen. D-D Fusion erzeugt ein 2.45 Neutron von MeV und Helium 3 Hälften der Zeit, und erzeugt Tritium und ein Proton, aber kein Neutron die andere Hälfte der Zeit. D-He Fusion erzeugt kein Neutron.

Zwischenenergie-Neutronen

Ein Spaltungsenergieneutron, das sich verlangsamt, aber noch nicht Thermalenergien erreicht hat, wird ein epithermal Neutron genannt.

Böse Abteilungen sowohl für die Festnahme als auch für Spaltungsreaktionen haben häufig vielfache Klangfülle-Spitzen an spezifischen Energien in der epithermal Energiereihe.

Diese sind von weniger Bedeutung in einem schnellen Neutronreaktor, wo die meisten Neutronen vor dem Verlangsamen zu dieser Reihe, oder in einem gut gemäßigten Thermalreaktor absorbiert werden, wo epithermal Neutronen größtenteils mit Vorsitzender-Kernen, nicht entweder mit spaltbarem oder mit fruchtbarem actinide nuclides aufeinander wirken.

Jedoch, in einem teilweise gemäßigten Reaktor mit mehr Wechselwirkungen von epithermal Neutronen mit schweren Metallkernen, gibt es größere Möglichkeiten für vergängliche Änderungen in der Reaktionsfähigkeit, die Reaktorkontrolle schwieriger machen könnte.

Verhältnisse von Festnahme-Reaktionen zu Spaltungsreaktionen sind auch (mehr Festnahmen ohne Spaltung) im grössten Teil von Kernbrennstoff wie Plutonium 239 schlechter, Epithermal-Spektrum-Reaktoren mit diesen weniger wünschenswerten Brennstoffen machend, wie nicht gewinnt, nur vergeuden ein Neutron gewonnen sondern auch laufen gewöhnlich auf einen nuclide hinaus, der mit thermischen oder epithermal Neutronen, obwohl noch fissionable mit schnellen Neutronen nicht spaltbar ist. Die Ausnahme ist Uran 233 des Thorium-Zyklus, der gute Verhältnisse der Festnahme-Spaltung an allen Neutronenergien hat.

Energiereiche Neutronen

Diese Neutronen haben mehr Energie als Spaltungsenergieneutronen und werden als sekundäre Partikeln durch Partikel-Gaspedale oder in der Atmosphäre von kosmischen Strahlen erzeugt. Sie können Energien nicht weniger als Zehnen von Joule pro Neutron haben. Diese Neutronen sind bei der Ionisation äußerst effizient und viel wahrscheinlicher Zelltod herbeizuführen, als Röntgenstrahlen oder Protone.

Siehe auch

• Ionisierende Strahlung
• Isotop
• Liste von Partikeln
• Neutronfestnahme nucleosynthesis
• Magnetischer Neutronmoment
• Neutronradiation und die Radiation von Sievert erklettern
• Kernreaktion
• R-Prozess
• S-Prozess
• Thermalreaktor

Neutronquellen

• Neutrongenerator
• Neutronquellen

Prozesse, die mit Neutronen verbunden sind

• Neutronenbombe
• Neutronbeugung
• Neutronfluss
• Neutrontransport

Weiterführende Literatur

• Kommentierte Bibliografie für Neutronen von der Alsos Digitalbibliothek für Kernprobleme
• Kuppe, G. F. (2000) Strahlenentdeckung und Maß
• Krane, K. S. (1998) einleitende Kernphysik
• Landjunker, G. L. (1997) Einführung in die Theorie des Thermalneutrons, das sich zerstreut
• Dewey, M. S., Gilliam, D. M., Nico, J. S., Schnee, M. S., Wietfeldt, F. E. NIST Neutronlebensexperiment