中子的表示符号
中子是组成原子核的核子之一。中子是组成原子核构成化学元素不可缺少的成分,虽然原子的化学性质是由核内的质子数目确定的,但是如果没有中子,由于带正电荷质子间的排斥力(质子带正电,中子不带电),就不可能构成除只有一个质子的氢之外的其他元素。
中子的表示符号:
中子,neutron,符号是 n,由于带电量是0,所以写成 n°。
中子的发现:
1、中子的概念是由卢瑟福提出的,中子的存在是1932年由查德威克用α粒子轰击铍的实验中证实的。1930年,德国科学家玻特和其学生贝克用镭的α-射线轰击铍原子时,发现射出的不是卢瑟福观察到的穿透力不强的质子,而是一种能穿透几英寸铅板的辐射--铍辐射。
2、1931年,约里奥·居里夫妇用强α源进行实验时,发现铍辐射能从石蜡里打出质子。当恰德威克看到约里奥·居里夫妇的研究报告后,立即把铍辐射与他的老师卢瑟福提到的中性粒子结合起来,用实验证明了铍辐射就是有质量的中性粒子,并定名为中子。
中子的结构:
1、中子对外显示电中性而具有磁矩。高能电子、μ子或中微子轰击中子的散射实验显示中子内部的电荷和磁矩有一定的分布,说明中子不是点粒子,而具有一定的内部结构。
2、中子是由3个更深层次的粒子——夸克构成的。中子和质子是同一种粒子的两种不同电荷状态,其同位旋为1/2,中子的同位旋第三分量I3=-1/2。
3、在轻核中含有几乎相等数目的中子和质子;在重核中,中子数则大于质子数,例如铀共有146个中子和92个质子。对于一定质子数的核,中子数可以在一定范围内取几种不同的值,形成一个元素的不同同位素。
中子的用途:
1、中子是研究核反应很好的轰击粒子,由于它不带电,即使能量很低,也能引起核反应(见中子核反应)。中子还在核裂变反应中起重要作用。电中性的中子不能产生直接的电离作用,无法直接探测,只能通过它与核反应的次级效应来探测。
2、根据微观粒子的波粒二象性,中子具有波动性,慢中子的波长约10米,与晶体内原子间距相当。中子衍射是研究晶体结构的重要技术。中子是不带电的基本粒子,静止质量为1.6748×10kg,它的半径约为0.8×10m,与质子大小类似。中子常用符号n表示。
中子的特性:
1、1932年英国物理学家查德威克在做了用α粒子轰击铍的实验中发现了中子。
2、单独存在的中子是不稳定的,平均寿命约为16分,它将衰变成质子、电子和反中微子ν。
3、原子核由中子和质子组成,原子核内的中子是稳定的。
4、由于中子不带电,所以容易打进原子核内,引起各种核反应。
5、中子的自旋量子数为1/2。
6、中子包含两个具有-1/3电荷的下夸克和一个具有+2/3电荷的上夸克,其总电荷为零。
中子源:
1、能够产生中子的装置,进行中子核反应、中子衍射等中子物理实验的必要设备。
2、自由中子是不稳定的,它可以衰变为质子放出电子和反电中微子,平均寿命只有15分钟,无法长期储存,需要由适当的产生方法源源供应。
3、主要方法有以下3种:
放射性同位素中子源。体积小,制备简单,使用方便。(a,n)中子源利用核反应9Be+a→12C+n+5.701兆电子伏特(MeV)将放射α射线的238Pu、226Ra或241Am同金属铍粉末按一定比例均匀混合压制成小圆柱体密封在金属壳中。(γ,n)中子源利用核反应中发出的γ射线来产生中子,有24Na-Be源,124Sb-Be源等。
加速器中子源。利用加速器加速的带电粒子轰击适当的靶核,通过核反应产生中子,最常用的核反应有(d,n)、(p,n)和(γ,n)等,其中子强度比放射性同位素中子源大得多。可以在很宽的能区上获得单能中子。加速器采用脉冲调制后,可成为脉冲中子源。
反应堆中子源。利用原子核裂变反应堆产生大量中子。反应堆是最强的热中子源。在反应堆的壁上开孔,即可把中子引出。所得的中子能量是连续分布的。很接近麦克斯韦分布。采取一定的措施,可获得各种能量的中子束。