- νετρόνιο
- Ουδέτερο ηλεκτρικά σωματίδιο, με μάζα περίπου 2.000 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου και 1,0014 φορές από τη μάζα του πρωτονίου - τα ν. μαζί με τα πρωτόνια αποτελούν τα βασικά συστατικά του πυρήνα στον οποίο συγκεντρώνεται ποσοστό μεγαλύτερο του 99% της συνολικής μάζας του ατόμου. Τα ν. και τα πρωτόνια ανήκουν στην κατηγορία των φερμιονίων –υπακούουν στη στατιστική των Φέρμι-Ντιράκ – και δομούνται από u και d κουάρκς. Λόγω των πανομοιότυπων ισχυρών αλληλεπιδράσεων και της ίδιας, σχεδόν, μάζας μπορούν να θεωρούνται ως δύο διαφορετικές καταστάσεις του αυτού σωματιδίου, του αδρονίου.
Την ύπαρξη των ν. ανακάλυψε το 1932 ο Τσάντγουικ· μελετώντας την ακτινοβολία που εκπέμπει το βηρύλλιο όταν βομβαρδίζεται με σωματίδια α (πυρήνες ηλίου), απέδειξε ότι η ακτινοβολία αυτή αποτελείται από ουδέτερα σωματίδια, μεγάλης διεισδυτικής ικανότητας και μάζας λίγο μεγαλύτερης από τη μάζα του πρωτονίου.
Πριν ανακαλυφθεί το ν. επικρατούσε η αντίληψη ότι ένας πυρήνας μαζικού αριθμού Α (μάζας, δηλαδή, περίπου Α φορές εκείνης ενός πρωτονίου) και φορτίου Ζ φορές εκείνου του πρωτονίου, αποτελείται από Α πρωτόνια και Α - Ζ ηλεκτρόνια. Υπάρχουν όμως διάφοροι λόγοι για τους οποίους ο πυρήνας δεν είναι δυνατό να περιέχει ηλεκτρόνια. Το ηλεκτρόνιο πράγματι θα ήταν δυνατό να εγκλειστεί στο χώρο των διαστάσεων του ατομικού πυρήνα (η ακτίνα ενός πυρήνα είναι της τάξης του 10-15 cm) μόνον εάν ελκόταν από τον πυρήνα με πολύ ισχυρή ηλεκτρομαγνητική δύναμη· πράγματι, ως συνέπεια της αρχής της απροσδιοριστίας, το ηλεκτρόνιο κάτω από τις συνθήκες αυτές θα είχε κινητική ενέργεια αρκετών εκατομμυρίων ηλεκτρονιοβόλτ. Είναι όμως αδύνατη η ύπαρξη ενός τόσο ισχυρού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου στον πυρήνα, γιατί θα είχε ως συνέπεια την αυθόρμητη παραγωγή αρνητικών και θετικών ηλεκτρονίων κατά ζεύγη. Ένα άλλο επιχείρημα κατά της ύπαρξης ηλεκτρονίων στον πυρήνα, είναι το ασυμβίβαστο των πειραματικών τιμών των σπιν των πυρήνων και εκείνων που προκύπτουν θεωρητικά, αν υποτεθεί ότι οι πυρήνες αποτελούνται από ηλεκτρόνια και πρωτόνια, ενώ τα αυτά πειραματικά στοιχεία συμφωνούν απόλυτα με τις θεωρητικές προβλέψεις που προκύπτουν - αν υποτεθεί ότι ο πυρήνας αποτελείται μόνο από ν. και πρωτόνια. Ο αριθμός ν. ενός σταθερού πυρήνα είναι αμετάβλητος, αλλά ένα ελεύθερο ν., εκτός δηλαδή του πυρήνα, διασπάται ύστερα από μια μέση διάρκεια ζωής περίπου 1.000 δευτερολέπτων σε ένα πρωτόνιο, σε ένα ηλεκτρόνιο και σε ένα νετρίνο· αυτό είναι δυνατό, γιατί η μάζα του ν. είναι μεγαλύτερη από το άθροισμα των μαζών του πρωτονίου και του ηλεκτρονίου (το νετρίνο έχει μηδενική μάζα). Αντίθετα, σε ένα σταθερό πυρήνα, το εκπεμπόμενο ηλεκτρόνιο δεν έχει αρκετή ενέργεια για να υπερνικήσει την κατά Κουλόμπ έλξη του πυρήνα και τα ν. δε διασπώνται. Οι πηγές ν. μεγαλύτερης έντασης που διατίθενται σήμερα είναι οι πυρηνικοί αντιδραστήρες. Η βασική μέθοδος παραγωγής πυρηνικής ενέργειας είναι η σχάση του πυρήνα του ουρανίου, που προκαλείται από το θερμικό ν.(καλείται έτσι λόγω της μικρής του ενέργειας, περίπου όση έχουν τα μόρια των αερίων εξαιτίας της θερμικής κίνησης): κατά τη σχάση ο πυρήνας (μαζικού αριθμού 235) διαχωρίζεται σε δύο βαρέα μέρη και τρία περίπου ν. (έτοιμα ν.)· άλλα ν. εκπέμπονται από τα βαρέα θραύσματα.
Τα ν., όπως όλες οι ακτινοβολίες, προξενούν άμεσες βλάβες, γιατί γίνονται αιτία πυρηνικών και χημικών μεταβολών στα προσβαλλόμενα υλικά· ένα ιδιαίτερο γνώρισμα των ν. είναι ότι προκαλούν στα προσβαλλόμενα υλικά ραδιενεργούς ουσίες με πολύ μεγάλη μέση διάρκεια ζωής. Για τον λόγο αυτό οι μεγαλύτερες μακροπρόθεσμες βλάβες που προκαλούνται από τις πυρηνικές εκρήξεις προέρχονται από τα ν., δεδομένου ότι οι ραδιενεργές ουσίες που γεννιούνται με τη δράση τους(«βομβαρδισμός» με ν.), αφομοιώνονται από ζώντες οργανισμούς που τις σταθεροποιούν· ύστερα από ορισμένο χρονικό διάστημα, οι ουσίες αυτές διασπώνται και προκαλούν στον οργανισμό τόσο άμεσες βλάβες όσο και γενετικές μεταβολές.
αργό ν. Ένα ν. με κινητική ενέργεια που δεν υπερβαίνει τα λίγα ηλεκτρονιοβόλτ. Ο όρος μερικές φορές εφαρμόζεται αδόκιμα για να χαρακτηρίσει ένα θερμικό.
βόμβα ν. Λέγεται και βόμβα ουδετερονίου. Η β.ν. αναφέρθηκε για πρώτη φορά τον Ιούνιο του 1977 όταν ένας συντάκτης της αμερικανικής Ουάσιγκτον Ποστ βρήκε στον στρατιωτικό προϋπολογισμό του 1978 πίστωση για την παραγωγή της. Λίγες μέρες αργότερα ο τότε Πρόεδρος Κάρτερ είπε ότι δεν γνώριζε τη σχετική πίστωση, ενώ η κυβέρνηση του φάνηκε ότι δεν περίμενε τις αντιδράσεις εναντίον του όπλου αυτού που εκδηλώθηκαν στην Ευρώπη. Ύστερα από πολύμηνες διαπραγματεύσεις, που είχαν φέρει σε δύσκολη θέση τον Γερμανό καγκελάριο Σμιτ (που είχε υιοθετήσει αρχικά τη βόμβα) και μετά την ανακοίνωση του τότε Γάλλου προέδρου Ντ’ Εστέν ότι η Γαλλία έκανε δοκιμή της βόμβας ν., ο Κάρτερ υιοθέτησε νέα στρατηγική που έδινε μεγαλύτερη έμφαση στην καταστροφή στρατιωτικών στόχων και βιομηχανικών κέντρων. Τελικά, ύστερα από αμφιταλαντεύσεις, αποφάσισε να προχωρήσει η χώρα στην παραγωγή των βασικών εξαρτημάτων της βόμβας και να εξαρτήσει τη συναρμολόγησή της από την εξέλιξη των αμερικανοσοβιετικών σχέσεων.
Για την κατασκευή της βόμβας ν. χρησιμοποιείται περίπου η ίδια τεχνολογία με τις θερμοπυρηνικές ή αλλιώς τις βόμβες υδρογόνου. Η διαφορά ανάμεσα στη β.ν. και στις κανονικές θερμοπυρηνικές κεφαλές είναι το υλικό που τις περιβάλλει. Το περίβλημα της βόμβας ν. είναι σχεδιασμένο έτσι ώστε να μετατρέπει όσο το δυνατό μεγαλύτερη ενέργεια της πυρηνικής έκρηξης σε ν., που μαζί με άλλα σωματίδια, τα πρωτόνια, αποτελούν τον πυρήνα της ύλης. Τα υψηλής ενέργειας ν. έχουν την ιδιότητα να είναι θανάσιμα για τους ζωντανούς οργανισμούς, χωρίς όμως να προκαλούν ραδιενέργεια μεγάλης διάρκειας. Για να καταλάβει κανείς καλύτερα τη θανατηφόρα φύση αυτού του όπλου, πρέπει να έχει υπόψη του ότι μια βόμβα ν. με εκρηκτική δύναμη 2.000 τόνων τρινιτριτολουόλης μπορεί να παράγει θανατηφόρες ακτίνες νετρονίου, που ισοδυναμούν με μια κανονική πυρηνική βόμβα 20. 000 τόνων τρινιτροτολουόλης.
Η βόμβα ν. είχε αρχικά σχεδιαστεί ως ένα αποτελεσματικό όπλο εναντίον των σοβιετικών τανκς. Με την έκρηξή της δημιουργεί ένα πυκνό νέφος μικρής διάρκειας αλλά υψηλότατης ραδιενέργειας. Δεν προκαλεί όμως την έκρηξη και την υψηλή θερμοκρασία των συμβατικών πυρηνικών βομβών. Έτσι, κατά τους σχεδιαστές της, η βόμβα αυτή θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε πυκνοκατοικημένες περιοχές της Ευρώπης χωρίς να προκαλέσει αξιόλογες καταστροφές στις πόλεις και στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Στην πραγματικότητα δεν πρόκειται για βόμβα, αλλά για βλήμα. Μια πολύ ενημερωτική εικόνα δίνει ένα εγχειρίδιο του αμερικανικού στρατού του 1976. Αναφέρεται ότι το άμεσο επίπεδο αχρήστευσης του αντιπάλου στρατιώτη είναι 8.000-18.000 ραντ (μονάδα μέτρησης της απορροφηθείσας δόσης ακτινοβολίας στο διεθνές σύστημα μονάδων: ορίζεται ως η ενέργεια τιμής 0,01 Τζάουλ που έχει αποτεθεί σε βιολογικό ιστό μάζας ενός κιλού. 1rad=0,01 J/Kg). Αλλά ένας στρατιώτης που εκτίθεται σε 3.000 ραντ μπορεί να αχρηστευτεί μέσα σε 3-5 λεπτά. Και συνεχίζει το εγχειρίδιο: «Μπορεί να συνέλθει κάπως σε περίπου 45 λεπτά, αλλά εξαιτίας του εμέτου, της διάρροιας καιτων άλλων συμπτωμάτων της ραδιενέργειας θα πεθάνει μέσα σε μια βδομάδα». Τι συμβαίνει όμως σ’ εκείνους που θα βρίσκονται μακρύτερα και θα δεχτούν λιγότερες μονάδες ραδιενέργειας; Την απάντηση τη δίνει πάλι το εγχειρίδιο του αμερικανικού στρατού: «Ένας στρατιώτης εκτεθειμένος σε 650 ραντ, αρχικά δεν δείχνει συμπτώματα, αλλά χάνει μέρος της αποτελεσματικότητας του σε περίπου δυο ώρες και θα πρέπει να αναμένεται ότι θα πεθάνει σε μερικές εβδομάδες με συνθήκες πεδίου μάχης». Το εγχειρίδιο σημειώνει ότι 100 μονάδες ραδιενέργειας έχουν συνήθως μικρές επιδράσεις. Γι’ αυτό σε μια συμβατική πυρηνική μάχη, θα πρέπει να υποβάλλεται ο εχθρός στην πρώτη γραμμή σε 3.000-8.000 ραντ, ή περισσότερα, στα μετόπισθεν σε 650-3.000 ραντ και να αποφεύγεται η υποβολή φιλικών δυνάμεων και πολιτών σε μια απαράδεκτη δόση 100 ή περισσότερων ραντ.
περίσσεια ν. Οι πυρήνες των διαφόρων ατόμων περιέχουν όλοι περίπου τον ίδιο αριθμό πρωτονίων, που είναι θετικά φορτισμένα σωμάτια και ν., που είναι ουδέτερα ηλεκτρικά σωμάτια με μάζα σχεδόν ίση με των πρωτονίων. Παρ’ όλα αυτά, υπάρχει μία τάση να υπάρχουν περισσότερα ν. από ό,τι πρωτόνια στους σταθερούς πυρήνες, με εξαίρεση τον πυρήνα του υδρογόνου που περιέχει ένα μόνο πρωτόνιο και του ελαφρού πυρήνα του ηλίου που αποτελείται από δύο πρωτόνια και ένα ν. Υπάρχουν επίσης και λίγοι σταθεροί πυρήνες, στους οποίους υπάρχουν τόσα πρωτόνια όσα και ν. Οι πυρήνες στους οποίους τα πρωτόνια είναι περισσότερα από τα ν. δεν είναι συνήθως σταθεροί και διασπώνται (με εξαίρεση τους δύο πυρήνες που αναφέρθηκαν). Η περίσσεια Ε των ν. καθορίζεται από τη διαφορά μεταξύ του αριθμού Ν των ν. και του αριθμού Ζ των πρωτονίων. Μπορεί να εκφραστεί με βάση τον ατομικό αριθμό Ζ, που ισούται με τον αριθμό των πρωτονίων και τον μαζικό αριθμό Α, που ισούται με τον ολικό αριθμό πρωτονίων και ν. στον πυρήνα(Α=Ζ+Ν).
Ε = N-Z=Α-2Ζ.
Η περίσσεια ν. αυξάνεται με τον μαζικό αριθμό του πυρήνα. Στους πυρήνες που έχουν μαζικό αριθμό 200 και ο αριθμός Ζ των πρωτονίων είναι 80, ο αριθμός Ν των ν. είναι 120 - οπότε η περίσσεια ν. Ε είναι 40. Για πυρήνες με μαζικό αριθμό 23 και αριθμό πρωτονίων 11, ο αριθμός των ν. είναι 12 οπότε η περίσσεια ν. είναι 1. Ακόμα και αν πάρουμε υπόψη τη σχετική σημασία των μαζών 200 και 23 για τα δύο αυτά παραδείγματα, είναι φανερό ότι η περίσσεια ν. αυξάνεται με τη μάζα του πυρήνα. (40/200 = 1/5 είναι μεγαλύτερο από το 1/23). Το γεγονός αυτό εξηγείται με τις δυνάμεις Κουλόμπ. Τα ηλεκτρικά φορτισμένα πρωτόνια απωθούνται μεταξύ τους τόσο πιο έντονα όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός τους μέσα στον πυρήνα. Οι βαρείς πυρήνες, με μαζικό αριθμό μεγαλύτερο από 60, στους οποίους ο αριθμός των πρωτονίων θα ήταν ίσος με τον αριθμό των ν., δε θα ήταν σταθεροί και θα διασπώνται κάτω από την αμοιβαία άπωση των πρωτονίων. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο δε βρίσκονται τέτοιοι πυρήνες στη φύση.
ροή ν. Το γινόμενο του αριθμού των ελευθέρων νετρονίων ανά μονάδα όγκου επί τη μέση ταχύτητα τους. Η ροή των ν. σε έναν πυρηνικό αντιδραστήρα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας βρίσκεται μέσα στην περιοχή των 1016-1018 σωματιδίων ανά τετραγωνικό μέτρο και ανά δευτερόλεπτο. Η ροή ν. λέγεται επίσης και πυκνότητα ροής ν.
ταχύ ν. Ν. με κινητική ενέργεια μεγαλύτερη από κάποια καθορισμένη τιμή, συνήθως πάνω από τα 0,1 ΜeV (1eV=1,6 10-19 joule).
Πείραμα με το οποίο ο Πάουλι διατύπωσε το 1937 το αξίωμα της ύπαρξης του νετρινίου, το οποίο επαληθεύτηκε πειραματικά είκοσι χρόνια αργότερα. Αν το νετρόνιο διασπάται μόνο σε ένα πρωτόνιο και σε ένα ηλεκτρόνιο, τότε, σύμφωνα με την αρχή της διατήρησης της ποσότητας της κίνησης των δύο προϊόντων της διάσπασης, τα προϊόντα αυτά θα έπρεπε να απομακρυνθούν κατά αντίθετες διευθύνσεις (σχήμα 1). Στην πραγματικότητα, απομακρύνονται προς διευθύνσεις οι οποίες σχηματίζουν γωνία μικρότερη των 180° (σχήμα 2). Η γραμμική ποσότητα κίνησης που λείπει αφαιρείται από ένα νετρίνο.
Θάλαμος σπινθηροβολισμού για την εμφάνιση των νετρίνων. Ένα νετρίνο συλλαμβάνεται από ένα πρωτόνιο, που μετατρέπεται σε ένα νετρόνιο και σε ένα ποζιτρόνιο. Το ποζιτρόνιο συναντά αμέσως ένα ηλεκτρόνιο (υπάρχουν πάρα πολλά ελεύθερα στη διάλυση) και εκμηδενίζεται, δημιουργώντας δύο κβάντα γ, τα οποία προκαλούν έναν σπινθηροβολισμό στο στρώμα Α και ένα στο στρώμα Γ. Η ολική ενέργεια των δύο κβάντα γ είναι περίπου ένα εκατομμύριο eV. Το νετρόνιο πλανάται στο υγρό και μειώνει την ταχύτητα του, έως ότου συλληφθεί, ύστερα από ένα μακρύ σχετικά χρονικό διάστημα (5-10 εκατομμυριοστά του δευτερόλεπτου) από έναν πυρήνα καδμίου, στοιχείου που έχει έκδηλη συγγένεια προς τα αργά νετρόνια. Η σύλληψη του νετρονίου έχει ως αποτέλεσμα τη γένεση τριών κβάντα γ, που προκαλούν σπινθηροβολισμούς στα στρώματα Α και C. Οι σπινθηροβολισμοί συλλαμβάνονται και ενισχύονται από φωτοπολλαπλασιαστές και έπειτα καταγράφονται από ειδικά ηλεκτρονικά όργανα.
* * *το(πυρην.-φυσ.)1. ηλεκτρικώς ουδέτερο υποατομικό σωματίδιο τής κατηγορίας τών αδρονίων, με σύμβολο n και με μάζα παραπλήσια με την μάζα τού πρωτονίου, μαζί με το οποίο αποτελεί συστατικό τού ατομικού πυρήνα2. φρ. α) «βόμβα νετρονίου» — πυρηνικό όπλο τού οποίου η καταστρεπτική δράση βασίζεται μεν στην πραγματοποίηση πυρηνικών αντιδράσεων σύντηξης, με τη διαφορά όμως ότι το μεγαλύτερο μέρος τής ενέργειας εκλύεται με τη μορφή ταχύτατων νετρονίων, έτσι ώστε κατά την έκρηξή του τα αποτελέσματα τού ωστικού και τού θερμικού κύματος να είναι μειωμένα σε σύγκριση με τα κλασικά πυρηνικά όπλα, αλλά αυξημένη η εκπομπή πυρηνικών ακτινοβολιών, οι οποίες επιφέρουν πολύ μεγάλης έκτασης βλάβες στους ζώντες οργανισμούςβ) «αστέρες νετρονίου» — κατηγορία αστέρων με μάζα εξαιρετικά μεγάλης πυκνότητας οι οποίοι θεωρείται ότι αποτελούνται κυρίως από νετρόνια.[ΕΤΥΜΟΛ. Μεταφορά στην ελλ. ξεν. όρου, πρβλ. αγγλ. neutron, πιθ. < neutral (< λατ. neutralis «ουδέτερος» < λατ. neuter, -tra, -trum «ουδέτερος») + κατάλ. -on].
Dictionary of Greek. 2013.
