中性子 中性子の概要

中性子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2020/07/14 14:00 UTC 版)

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中性子
ナイーブなリチウム原子の原子模型。青い球体が中性子を表す。ただし、正確な縮尺ではなく、電子が定まった軌道を回っているわけでもない。
組成 udd
粒子統計 フェルミ粒子
グループ バリオン
反粒子 反中性子(n)
理論化 アーネスト・ラザフォード (1920)
発見 ジェームズ・チャドウィック (1932)
記号 n
質量 1.674927471(21)×10−27 kg[1]
939.5654133(58) MeV/c2[2]
平均寿命 886.7±1.9 秒[3](核子や中性子星以外)
崩壊粒子 陽子
電荷 0
スピン 12
ストレンジネス 0
アイソスピン12
超電荷 12
パリティ +1
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概要

中性子の発見は1920年のアーネスト・ラザフォードによる予想に始まり、その存在の実験的証明は1932年にケンブリッジ大学の物理学者ジェームズ・チャドウィックによってなされた[注 2]。その実験とは、ベリリウムに高速のα粒子を当てる事で次の核反応

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  • 注釈

    1. ^ 陽子1個で出来ている 1
      1
       
      H
      と陽子3個で出来ている 3
      3
       
      Li
      の2つを例外として、2015年現在の時点で発見報告のある原子の内、最も重い 294
      118
       
      Og
      までの全ての"既知の"原子核は陽子と中性子の2種類の核子から構成されている。
    2. ^ チャドウィックによる実験的確証を得るまでの経緯については、チャドウィックによる中性子の発見が詳しい。
    3. ^ 電荷を持たない為、直接的に観測する事が難しく、中性子の発見は電子や陽子と比べて遅れた。
    4. ^ 尚、通常の状態では荷電していない原子は中性子と同じ様には利用する事が出来ない。何故ならば、正電荷を持つ原子核の周りに負電荷を持つ電子が広く分布している事から、原子は中性子よりも約1万倍も大きいものとして扱わなくてはならない為である。
    5. ^ 同様な崩壊(β崩壊)が何種類かの原子核においても起こる。核内の粒子(核子)は、中性子と陽子の間の共鳴状態であり、中性子と陽子は互いにπ中間子を放出・吸収して移り変わっている。これは、アイソスピンと言う考え方に基づいたもので、陽子と中性子は質量や核力がほぼ等しいので、ともにアイソスピンが ±1/2 の核子と言う1つの粒子の異なる荷電状態であり、+ の状態が陽子で − の状態が中性子であるとする考え方の事である。
    6. ^ 陽子、電子やα粒子などの荷電粒子や、γ線のような電磁波は、物質中を通過する際に電磁気力によって通過する物質の原子をイオン化する為、エネルギーを失ってしまう。イオン化に費やされたエネルギーは即ち、荷電粒子の失ったエネルギーであり、その結果、荷電粒子は減速し、γ線は吸収されるが、中性子はその様な過程でエネルギーを失う事はない。
    7. ^ 空気中で 220 m軽水の場合は 0.17 ㎝重水では 1.54 ㎝ウランでは 0.035 ㎝ である。
    8. ^ 厳密な分類ではなく、ほぼその領域で分けられるという意味である。
    9. ^ 夫妻は陽子が飛び出して来る理由を、γ線が陽子に当たった際に発生するコンプトン効果であると考えた。そこで、飛び出して来る陽子のエネルギーからそのエネルギーを計算してみると、γ線の持つエネルギーが 50 MeV となった[21]

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