Neutrón
tipo de partícula subatómica / De Wikipedia, la enciclopedia encyclopedia
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El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas elementales cargadas llamadas cuarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos cuarks de tipo abajo, y un cuark de tipo arriba.
Neutrón n, n0, N0 | ||
---|---|---|
Estructura de cuarks de un neutrón. | ||
Composición | 2 cuark abajo,1 cuark arriba, | |
Grupo | Hadrón | |
Interacción | Gravedad, Débil, Nuclear fuerte | |
Antipartícula | Antineutrón | |
Teorizada |
Ernest Rutherford[1] (1920) Santiago Antúnez de Mayolo (1924) | |
Descubierta | James Chadwick[1] (1932) | |
Masa |
1,674 927 498 04(95) × 10−27 kg[2] 939,565 420 52(54) MeV/c2[2] 1,008 664 915 95(49) uma[2] | |
Vida media | 879,4(6) s[3] | |
Carga eléctrica | 0 | |
Dipolo eléctrico | <1,8 × 10−26 e cm[3] | |
Polarizabilidad | 1,18(11) × 10−3 fm³[3] | |
Momento magnético | -1,913 042 73(45) μN[2] | |
Polarizabilidad magnética | 3,7(12) × 10−4 fm³[3] | |
Espín | 1/2 | |
Isospín | -1/2 | |
Paridad | +1 | |
Condensado | I(JP) = 1/2(1/2+) | |
Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 14.7 minutos (879,4 ± 0,6 s);[4] cada neutrón libre se descompone en un electrón, un antineutrino electrónico y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.
El neutrón es necesario para la estabilidad de los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1 que contiene solo un protón. En los núcleos con más de un protón, la fuerza de repulsión electrostática entre éstos tiende a desintegrarlos. La presencia de un número parecido de neutrones al de los protones aseguran estabilidad de tales núcleos ya que no tienen carga eléctrica pero proveen fuerzas atractivas adicionales a través de su participación en la fuerza fuerte. Por eso, la interacción nuclear fuerte es responsable de mantener estables los núcleos atómicos.
Los átomos de un elemento químico que difieren sólo en el número de neutrones se denominan isótopos. Por ejemplo, el carbono, con número atómico 6, tiene un isótopo abundante carbono-12 con 6 neutrones y un isótopo raro carbono-13 con 7 neutrones. Algunos elementos se presentan en la naturaleza con un solo isótopo estable, como el flúor; Otros elementos se presentan con muchos isótopos estables, como el estaño con diez isótopos estables, y algunos elementos como el tecnecio no tienen ningún isótopo estable.
Las propiedades de un núcleo atómico dependen tanto del número atómico como del número de neutrones. Con su carga positiva, los protones del núcleo son repelidos por la fuerza electromagnética de largo alcance, pero la fuerza nuclear, mucho más fuerte pero de corto alcance, une estrechamente a los nucleones. Los neutrones son necesarios para la estabilidad de los núcleos, a excepción del núcleo de hidrógeno de un solo protón. Los neutrones se producen copiosamente en la fisión nuclear y la fusión. Contribuyen principalmente a la nucleosíntesis de elementos químicos en las estrellas mediante procesos de fisión, fusión y captura de neutrones.
El neutrón es esencial para la producción de energía nuclear. En la década posterior al descubrimiento del neutrón por James Chadwick en 1932,[5] los neutrones se utilizaron para inducir muchos tipos diferentes de | transmutaciones nucleares. Con el descubrimiento de la fisión nuclear en 1938,[6] rápidamente se comprendió que, si un evento de fisión producía neutrones, cada uno de estos neutrones podría causar más eventos de fisión, en una cascada conocida como reacción nuclear en cadena.[7] Estos acontecimientos y descubrimientos condujeron al primer reactor nuclear autosostenible (Chicago Pile-1, 1942) y a la primera arma nuclear (Trinity, 1945).
Las fuentes de neutrones dedicadas, como los generadores de neutrones, los reactores de investigación y las fuentes de espalación producen neutrones libres para su uso en irradiación y en experimentos de dispersión de neutrones. Un neutrón libre decae espontáneamente en un protón, un electrón y un antineutrino, con una Vida media de unos 15 minutos.[4] Los neutrones libres no ionizan directamente los átomos, pero sí causan indirectamente radiación ionizante, por lo que pueden ser un peligro biológico, dependiendo de la dosis.[7] En la Tierra existe un pequeño flujo natural de "neutrones de fondo" de neutrones libres, causado por radiación cósmica chubascos, y por la radiactividad natural de elementos fisionables espontáneamente en la corteza terrestre.[8]