Նեյտրոն

Նեյտրոն (Կաղապար:Lang-la — ոչ այս, ոչ այն), չեզոք լիցք ունեցող տարրական մասնիկ է, որը կազմում է ատոմի միջուկը։ Պատկանում է բարիոնների դասին, նշանը՝ $n$։ Լիցքավորված չէ, ունի $m_n=(939,5731\pm 0,0027)$ Մէվ/с² զանգված, որը փոքր ինչ մեծ է պրոտոնի զանգվածից և կազմում է 1838,68 էլեկտրոնային զանգված։

1930 թ․ Վիկտոր Համբարձումյանը և Դ․ Դ․ Իվանենկոն ցույց տվեցին, որ միջուկը չի կարող, ինչպես համարվում էր այն ժամանակ, բաղկացած լինել պրոտոններից և էլեկտրոններից, որ բետա-տրոհման ընթացքում միջուկից դուրս թռչող էլեկտրոնները ծնվում են տրոհման պահին, և որ պրոտոններից բացի միջուկում պետք է լինեն ինչ-որ չեզոք մասնիկներ։

Նեյտրոնի գոյությունը բացահայտել է ֆիզիկոս Ջեյմս Չադվիկը 1932 թ., ինչի համար նա ստացել է Ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ 1935 թ.։ Նեյտրոնը ատոմի միջուկի հիմնական տարրերից մեկն է։ Ազատ վիճակում այն անկայուն է, ունի $(918\pm 14)$ վրկ կյանքի տևողություն և ենթարկվում է $\beta$-տրոհման՝ $n\to p+e^{-}+{\overline{\nu }}_e$։ Նյութում ազատ նեյտրոնի կյանքի տևողությունը շատ ավելի փոքր է։ Նեյտրոնի սպինի արժեքը հավասար է $\frac{1}{2}\hslash$ ($\hslash =\frac{h}{2\pi }$, $h$–ը Պլանկի հաստատունն է), ուստի այն նկարագրվում է Դիրակի հավասարումով և ենթարկվում Ֆերմի–Դիրակի վիճակագրությանը։ Նեյտրոնը լինելով էլեկտրապես չեզոք մասնիկ, ըստ Դիրակի տեսության՝ չպետք է ունենար նաև մագնիսական մոմենտ։ Սակայն միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի վրա հիմնված փորձերից նեյտրոնի մագնիսական դիպոլային մոմենտի համար ստացվել է ${\mu }_n=-(1,91304211\pm 0,00000088){\mu }_N$ արժեքը (${\mu }_n=\frac{e\hslash }{2m_{p}c}$-ն միջուկային մագնետոնն է, որտեղ $m_p$–ն պրոտոնի զանգվածն է, $c$-ն՝ լույսի արագությունը), որը վկայում է նեյտրոնի բարդ կառուցվածքի մասին։ Մագնիսական մոմենտի բացասական նշանը ցույց է տալիս, որ այն ուղղված է սպինին հակառակ։ Նեյտրոնները, ըստ իրենց էներգիայի, հիմնականում բաժանվում են դանդաղ (մինչև $10^5$ Էվ) և արագ ($10^5$ Էվ–ից ավելի) նեյտրոնների։

Նեյտրոնը մասնակցում է տարրական մասնիկների բոլոր հայտնի փոխազդեցություններին։ Որպես ուժեղ փոխազդող մասնիկ՝ հադրոն, նեյտրոնը շատ նման է պրոտոնին։ Ճշգրիտ փորձերը ցույց են տվել, որ այդ երկու մասնիկները տարբերող էլեկտրական լիցքը չի ազդում միջուկային ուժերի վրա, որոնք միևնույնն են յուրաքանչյուր $p-p,p-n$ և $p-n$ զույգի համար, տեղի ունի միջուկային ուժերի լիցքային անկախություն։ Այսպիսով, ուժեղ փոխազդեցությունների տեսակետից պրոտոնն ու նեյտրոն կարելի է դիտել որպես մեկ մասնիկ՝ նուկլոն, որը հանդես է գալիս տարբեր լիցքային վիճակներում։ Նուկլոնին վերագրվում է $I=\frac{1}{2}$ իզոտոպ սպին, իսկ վերջինիս $I_3=+\frac{1}{2}$ և $I_3=-\frac{1}{2}$ պրոյեկցիաները համապատասխանաբար վերագրվում են պրոտոնին և նեյտրոնին։ Միջուկային ուժերի լիցքային անկախությունը հանգեցնում է լրիվ իզոտոպ սպինի պահպանմանը՝ մի օրենք, որը տեղի ունի միայն ուժեղ փոխազդեցությունների համար։ Որպես իզոտոպ դուբլետի բաղադրիչների՝ նեյտրոնին և պրոտոնին վերագրվում են միևնույն քվանտային թվերը՝ $B=+1$ բարիոնային լիցք, $L=0$ լեպտոնային լիցք, $S=0$ տարօրինակություն և դրական ներքին զույգություն։ Թեև նեյտրոնն իբրև ամբողջություն լիցքավորված չէ, սակայն նրանում գոյություն ունի դրական և բացասական լիցքերի և հոսանքների տարածական բաշխում, որով պայմանավորված է նեյտրոնի մագնիսական մոմենտը և որի շնորհիվ այն մասնակցում է էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություններին։ Նեյտրոնի ներքին էլեկտրամագնիսական կառուցվածքը ցայտուն կերպով արտահայտվում է նուկլոններից բարձր էներգիայի էլեկտրոնների ցրման ժամանակ։ Նեյտրոնների թույլ փոխազդեցությունը հանդես է գալիս հիմնականում $\beta$-տրոհման, տարօրինակ մասնիկների տրոհման (օրինակ, $\mathrm{\Lambda }\to n+{\pi }^o$) ժամանակ, ինչպես նաև հետևյալ տիպի պրոցեսներում՝ ${\overline{\nu }}_e+p\to n+e^{+},{\overline{\nu }}_{\mu }+n\to p+{\mu }^{-}$ են։ Նեյտրոնը հանգստի զանգված ունեցող միակ մասնիկն է, որի համար անմիջականորեն դիտվել է գրավիտացիոն փոխազդեցությունը։

Էլեկտրական լիցքի բացակայությունը հնարավորություն է տալիս նեյտրոնին թափանցել ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների միջով, մոտենալ լիցքավորված միջուկին և փոխազդել նրա հետ՝ առաջացնելով այս կամ այն միջուկային ռեակցիան, որի հետևանքով կարող է տեղի ունենալ ծանր միջուկի տրոհում կամ ռադիոակտիվ իզոտոպների առաջացում։ Այդ իսկ պատճառով նեյտրոնի դերը շատ մեծ է ոչ միայն գիտական հետազոտություններում, այլև միջուկային էներգետիկայում։

Գրականություն

• Власов Н․ А․, Нейтроны, 2 изд․, М․, 1971․