เราอธิบายว่านิวตรอนคืออะไร ค้นพบได้อย่างไร ฟังก์ชันและคุณสมบัติของนิวตรอน นอกจากนี้ นิวเคลียร์ฟิชชันคืออะไรและใช้ทำอะไร
นิวตรอนเป็นอนุภาคย่อยที่ทำให้อะตอมมีเสถียรภาพนิวตรอนคืออะไร?
นิวตรอนเป็นชนิดของอนุภาคย่อย (อนุภาคที่ประกอบเป็น อะตอม ของวัตถุ) มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมบางตัวและมีประจุไฟฟ้าเป็นกลาง อะตอมทั้งหมดของจักรวาล ประกอบด้วยนิวตรอนโปรตอน (ประจุบวก) และอิเล็กตรอน (ประจุไฟฟ้าลบ).
นิวตรอนพบได้ในนิวเคลียสของอะตอม (ยกเว้นไฮโดรเจน) พร้อมกับโปรตอน พวกมันถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง ในขณะที่อิเล็กตรอนในแบบจำลองอะตอมแบบคลาสสิกจะเต้นไปรอบๆ ในรูปแบบต่างๆวงโคจร. ด้วยเหตุนี้โปรตอนและนิวตรอนจึงเรียกว่านิวคลีออน.
การค้นพบนิวตรอน
James Chadwick ทดลองยืนยันการมีอยู่ของนิวตรอนก่อนการค้นพบนิวตรอน มีสิ่งหนึ่งที่ไม่ทราบเกี่ยวกับ มวล และประจุของอะตอมโดยเฉพาะเมื่อเห็นได้ชัดว่าอิเล็กตรอนไม่สามารถอยู่ใน นิวเคลียสของอะตอมแต่มวลนิวเคลียร์นั้นไม่ตรงกับมวลรวมของโปรตอนอย่างแน่นอน
ดังนั้น นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ผู้ค้นพบโปรตอน เสนอในปี 1920 ความต้องการนิวตรอน นั่นคือ อนุภาคที่จะให้มวลแก่อะตอมโดยไม่ดัดแปลง ค่าไฟฟ้า.
หลายปีต่อมา นิวตรอนถูกค้นพบในปี 1932 โดย James Chadwick นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ผู้ชนะรางวัลโนเบลปี 1935 ทางกายภาพ. จากประสบการณ์และการศึกษาที่แตกต่างกันของรังสีที่ได้จากการกดพาราฟินหรืออื่นๆ สารประกอบ Chadwick ที่อุดมไปด้วยไฮโดรเจนแสดงให้เห็นว่าการทำนายทางกายภาพไม่สอดคล้องกับปรากฏการณ์ที่สังเกต
กล่าวอีกนัยหนึ่ง รังสีที่ได้รับมาจากอนุภาคที่คล้ายกับโปรตอน แต่ไม่มีประจุไฟฟ้า นั่นคือประสบการณ์ครั้งแรกที่นำไปสู่การค้นพบนิวตรอนอย่างเป็นทางการ
คุณสมบัติของนิวตรอน
นิวตรอนมีมวลใกล้เคียงกับโปรตอน แต่มากกว่าเล็กน้อย (1.00137 เท่า) ดังนั้นจึงมากกว่าอิเล็กตรอน (1838.5 เท่า) เช่นเดียวกับโปรตอน พวกมันประกอบด้วยอนุภาคพื้นฐานที่เรียกว่าควาร์ก. นิวตรอนมีสองควาร์ก "ลง"(ด้านล่าง) และหนึ่ง"ขึ้น" (ข้างต้น). ผลรวมของประจุในควาร์กเหล่านี้เป็นศูนย์
เมื่อพบในนิวเคลียสของอะตอม นิวตรอนจะเสถียร แต่เมื่ออยู่ภายนอก ในสภาวะอิสระ พวกมันจะมีครึ่งชีวิตที่ 879.4 วินาที ก่อนที่จะสลายเป็นโปรตอน อิเล็กตรอน และแอนตินิวตริโนอิเล็กตรอน นี่คือสิ่งที่มักเกิดขึ้นภายในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ซึ่งมีนิวตรอนอิสระที่มีความเข้มข้นสูง
ฟังก์ชันนิวตรอน
นิวตรอนถูกใช้เพื่อสร้างพลังงานนิวเคลียร์นิวตรอนทำหน้าที่รักษาเสถียรภาพภายในนิวเคลียสของอะตอม ถ้าไม่เป็นเช่นนั้น โปรตอนก็จะขับไล่กันและกัน ด้วยการมีอยู่ของนิวตรอน นิวตรอนจะชดเชยแรงไฟฟ้าที่น่ารังเกียจนี้โดยแรงนิวเคลียร์อย่างแรงที่ทำให้โปรตอนและนิวตรอนมีเอกลักษณ์เฉพาะในนิวเคลียส
อย่างไรก็ตาม นิวตรอนอิสระสามารถใช้กับฟังก์ชันประเภทอื่นได้ สะดวกสำหรับมนุษย์. ตัวอย่างเช่น ใช้สำหรับเจาะและแสดงภาพวัสดุ ผ่านการควบคุมการปล่อยมลพิษ
พวกเขายังใช้ในการแตกตัวของนิวเคลียสนั่นคือการแตกของนิวเคลียสของอะตอมโดยการทิ้งระเบิดด้วยนิวตรอนอิสระจึงทำให้เกิด ปฏิกิริยา ที่ปล่อยจำนวนมากของพลังงาน. แน่นอนว่าสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับอันตรายมากมาย เนื่องจากการปล่อยนิวตรอนที่ไม่สามารถควบคุมได้สามารถทำลาย โครงสร้าง ของโปรตีน พื้นฐานของสิ่งมีชีวิต.
นิวเคลียร์ฟิชชัน
นิวเคลียร์ฟิชชันเป็นรูปแบบของการแตกตัวของอะตอม โดยเฉพาะอะตอมของวัสดุหนัก เช่น ยูเรเนียม (U) และไอโซโทปที่เสถียร
ขั้นตอนนี้ประกอบด้วยการทิ้งระเบิดนิวเคลียสของยูเรเนียมด้วยนิวตรอนเร็ว ตัวอย่างเช่น และโดยทั่วไปมากกว่านั้น ซึ่งทำให้เกิดความแตกแยกและการปลดปล่อยของ พลังงานและนิวตรอนอิสระใหม่ในปฏิกิริยาลูกโซ่ที่สามารถสร้างพลังงานที่ใช้งานได้ในระดับสูง
เมื่อปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม สามารถควบคุมเพื่อสร้าง ไฟฟ้า โดยใช้กังหันและจัดสรรให้มนุษย์ใช้ เช่น ที่เกิดขึ้นภายในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ดิ พลังงานนิวเคลียร์ ค่อนข้างปลอดภัยและคุ้มค่า แต่ก็มีความเกี่ยวข้องบางอย่าง ความเสี่ยง เนื่องจากมันสร้างธาตุที่เป็นพิษ (กัมมันตภาพรังสี)
ในทางตรงกันข้าม เมื่อปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นในลักษณะที่ไม่สามารถควบคุมได้ เราก็อยู่ต่อหน้า a ระเบิดปรมาณูซึ่งเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์สงครามที่ทำลายล้างมากที่สุดที่ มนุษย์ อาจได้ตั้งครรภ์เช่นผู้ที่ รัฐบาล อเมริกันบน เมือง ฮิโรชิมาและนางาซากิใน สงครามโลกครั้งที่สอง.