Molekülstruktur.
Atome, Elektronen, Neutronen und Protonen

Neutron

Neutron

Ein Neutron ist ein subatomares Teilchen, das Teil des Atoms ist (zusammen mit dem Proton und dem Elektron). Neutronen und Protonen bilden den Atomkern. Neutronen haben keine elektrische Nettoladung, im Gegensatz zu Protonen, die eine positive elektrische Ladung haben.

Der Unterschied in der Anzahl der Neutronen im Kern eines Atoms impliziert nicht die Veränderung der Natur des Atoms selbst, sondern bestimmt das Isotop, zu dem es gehört.

In der Kernenergie bezieht sich der Begriff "Urananreicherung" auf die Veränderung der Anzahl der Neutronen im Atomkern, um ein anderes instabiles Uranatom zu erhalten. Diese Modifikation impliziert daher eine Isotopenänderung.

Da sich Protonen und Neutronen im Kern ähnlich verhalten und jeweils eine Masse von etwa einer Einheit der Atommasse haben, werden beide als Nukleonen bezeichnet. Seine Eigenschaften und Wechselwirkungen werden durch Kernphysik beschrieben.

Neutronen und Kernspaltung

Kernspaltungsreaktoren sind Reaktoren, die durch Kernenergie angetrieben werden, die durch Kernspaltungsreaktionen erzeugt wird.

Um eine Kernspaltungsreaktion zu erzeugen, wird der Kern eines Kernbrennstoffatoms (normalerweise Uran oder Plutonium: speziell die Isotope Uran-235 und Plutonium-239) mit einem Neutron beschossen. Der Schock des Neutrons mit dem Atomkern reicht aus, um es in zwei Teilchen und zwei oder drei freie Neutronen aufzubrechen. Diese freien Neutronen können wiederum mit anderen Atomkernen kollidieren und dadurch eine Folge von Kernkettenreaktionen erzeugen.

Die Geschwindigkeit, mit der sich die Neutronen bewegen, und die Menge der freien Neutronen im Kern des Kernreaktors bestimmen die Reaktorleistung des Kernkraftwerks. Um die Anzahl der Spaltreaktionen pro Zeiteinheit zu kontrollieren, verfügen Atomkraftwerke über Mechanismen zur Kontrolle der Anzahl freier Elektronen. Einige dieser Kontrollmechanismen sind der Neutronenmoderator, der Reflektor, die Kontrollstäbe usw.

Eigenschaften von Neutronen

Das Neutron besteht aus drei Quarks, ein Quark darüber und zwei Quarks darunter.

Das Neutron existiert nicht außerhalb des Atomkerns. Die durchschnittliche Lebensdauer eines Neutrons außerhalb des Kerns beträgt nur etwa 885 Sekunden (15 Minuten).

Die Masse eines Neutrons kann aufgrund fehlender elektrischer Ladung nicht direkt massenspektrometrisch bestimmt werden. Daraus lässt sich jedoch ableiten, dass die Massen eines Protons und eines Deuterons mit einem Massenspektrometer gemessen werden können. Bei all dem wissen wir, dass die Masse eines Neutrons 1,67492729 × 10 -27  kg beträgt . Die Masse des Neutrons ist etwas größer als die des Protons.

Die elektrische Gesamtladung des Neutrons beträgt 0. Dieser Nullwert wurde experimentell getestet. Die experimentelle Grenze der Neutronenladung liegt so nahe bei Null, dass sie angesichts der experimentellen Unsicherheiten im Vergleich zur Protonenladung als Null betrachtet wird. Daher wird angenommen, dass das Neutron eine Ladung von Null oder eine Ladung von Null hat.

Das Neutron ist ein 1/2 Spin-Teilchen, dh es ist ein Fermion. Nach der Entdeckung des Neutrons war seine exakte Drehung viele Jahre lang nicht eindeutig. Obwohl angenommen wurde, dass es sich um ein Dirac-Teilchen von Spin 1/2 handelt, bestand die Möglichkeit, dass das Neutron ein 3/2-Spin-Teilchen war.

Als Fermion unterliegt das Neutron dem Pauli-Ausschlussprinzip. Nach dem Pauli-Ausschlussprinzip können zwei Neutronen nicht die gleiche Quantenzahl haben.

Das Antineutron ist das Antiteil des Neutrons. Das Antineutron wurde 1956 von Bruce Cork entdeckt, ein Jahr nachdem das Antiproton entdeckt wurde.

Neutronenentdeckung

Der erste Hinweis auf das Vorhandensein des Neutrons trat 1930 auf, als Walther Bothe und Becker, H. fanden, dass, wenn die Alpha-Strahlung auf Elemente wie Lithium und Bor fiel, eine neue Strahlungsform ausgestrahlt wurde.

Anfangs wurde angenommen, dass diese Strahlung eine Art Gammastrahlung ist, die jedoch stärker durchdringt als jede bekannte Gammastrahlung. Die Arbeit von Irene Joliot-Curie und Joliot Frederic aus dem Jahr 1932 widerspricht zwar nicht der Hypothese der Gammastrahlung, unterstützt sie aber nicht.

Im Jahr 1932 zeigte James Chadwick, dass diese Ergebnisse nicht durch Gammastrahlen erklärt werden können, und schlug eine alternative Erklärung der Ladungsteilchen vor, die etwa so groß wie ein Proton waren. Chadwick konnte diese Vermutung experimentell belegen und damit die Existenz des Neutrons nachweisen.

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Geändert am: 19. März 2019

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