Открытие нейтрона

1.

Открытие нейтрона

2.

Вступление
1932 год стал одним из самых значимых
для ядерной физики. Английским
физиком Джеймсом Чедвиком была
открыта новая электрически
нейтральная частица – нейтрон.

3.

Первые опыты. Ирен и
Фредерик Жолио -Кюри
В январе 1932 года на заседании
Парижской Академии наук о результатах
излучения открытого Боте и Беккером
обнаружили,что ионизирующая
способность этого излучения
увеличивается,если на его пути
расположить парафиновую пластину.

4.

Опыт с парафиновой пластиной
Предположив, что излучение выбивает
из парафина протоны, с помощью
Камеры Вильсона они обнаружили их и
оценили их энергию по длине пробега.
Из подсчетов, если протоны ускорялись
в результате столкновения с гаммаквантами, энергия таких квантов должна
была быть примерно 55 МэВ.

5.

Камера Вильсона
Это один из первых в истории приборов для
регистрации следов (треков) заряженных частиц.
Представляет собой ёмкость со стеклянной крышкой и
поршнем в нижней части, заполненная насыщенными
парами воды, спирта или эфира. Пары тщательно
очищены от пыли, чтобы до пролёта частиц у молекул
воды не было центров конденсации. Когда поршень
опускается, за счет адиабатического расширения пары
охлаждаются и становятся перенасыщенными. Заряженная
частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своем пути
цепочку ионов. Пар конденсируется на ионах, делая
видимым след частицы.

6.

Позже, проводя исследования, ученый Джеймс Чедвик пришёл к противоречию,
так как в двух разных случаях одни и те же гамма-кванты обладали различной
энергией:
• Наблюдая в Камере Вильсона треки ядер азота,испытавших столкновение с бериллиевым
излучением,ученик Резерфорда выяснил,что для сообщения им такой скорости необходима
энергия гамма-квантов равная 90 МэВ.
• Проводя аналогичные эксперименты с ядрами аргона,
Чедвик пришёл к выводу,что в этом случае энергия гамма-квантов должна быть 150 МэВ.

7.

Джеймс Чедвик
Из сообщения от 27 февраля 1932г. «Возможность
существования нейтрона»:
«…Результаты, полученные мною очень трудно
объяснить, исходя из предположения об
электромагнитном излучении «…» Однако,
трудности исчезают, если предположить, что
излучение состоит из частиц с массой 1 и зарядом
0, то есть из нейтронов».

8.

Под действием альфа-частиц из бериллия вылетают некие
достаточно тяжёлые частицы, ведь только так протоны или
ядра азота и аргона могли получить такую энергию, которая
наблюдалась Чедвиком.
Так как эти частицы обладали большой проникающей
способностью, учёный сделал вывод,что они электрически
нейтральны.
Новая частица была названа нейтроном (
).
Позже, было установлено, что при попадании альфа-частиц
в ядра бериллия происходит следующая реакция :
,где n-нейтрон

9.

Характеристики нейтрона
*Масса: 939,565360(81) МэВ (1,6749485×10−24 г,
1,00866491560(55) а.е.м.), что примерно на 0,14 % больше,
чем масса протона
*Время жизни в свободном состоянии: 885,7 ± 0,8
секунды (период полураспада – 614 секунд)
*Нейтрон – нестабильная частица. Примерно через 15
минут она распадается на протон,электрон и нейтрино –
безмассовую нейтральную частицу.

10.

Ядерные реакции на нейтронах
Открытие нейтрона было поворотным пунктом в исследовании ядерных реакций,
поскольку:
Нейтроны лишены заряда и легко проникают в атомные ядра, вызывая их
изменения;
Было выявлено, что реакции могут происходить быстрыми и медленными
нейтронами.

11.

Заключение
Открытие нейтрона и изучение его свойств позволило расшифровать
структуру ядра вещества и , можно сказать, положило начало ядерной
электроэнергетики,которая основывается на принципе бомбардировки
нейтронами урана-235 и является самой экономически выгодной на
сегодняшний день.