Neutron

Définition

Un neutron est une particule subatomique d'environ la même masse atomique qu'un proton mais sans charge électrique. Un neutron est donc l'une des trois particules qui constituent un atome, les deux autres étant le proton et l'électron. Le symbole du neutron est n ou n⁰. Les neutrons existent dans tous les noyaux atomiques à l'exception de ceux de l'hydrogène ordinaire.

Neutrons dans un atome :

Un neutron est une particule subatomique non chargée présente dans tous les noyaux atomiques qui a une masse similaire à un proton.

Explications

Comme protons et neutrons se comportent de la même manière dans le noyau et que chacun pèse environ une unité de masse atomique, ils sont tous deux appelés nucléons.

Un neutron, qui appartient à la famille des hadrons, est un baryon électriquement neutre. Composé de deux quarks down et d'un quark up, il forme le noyau atomique avec le proton et, une fois sorti de celui-ci, il est instable et a une durée de vie moyenne d'environ 15 minutes, émettant un électron et un antineutrino, se convertissant en un proton.

Le neutron a une charge négative à la fois dans son noyau interne et son bord externe, avec une charge positive prise en sandwich entre les deux pour rendre la particule électriquement neutre. Il a été découvert par le physicien anglais James Chadwick en 1932, qui a reçu le prix Nobel de physique en 1935 pour cette découverte.

Ce qui est neutronique est directement avec en rapport avec un neutron.

✅ Les neutrons, avec les protons, sont des particules subatomiques présentes à l'intérieur du noyau de chaque atome. La seule exception est l'hydrogène, où le noyau ne contient qu'un seul proton. Les neutrons ont une charge électrique neutre (ni négative ni positive).

Neutrons libres

Les neutrons libres sont ceux qui ne sont plus confinés à l'intérieur d'un noyau. Ces neutrons libres sont produits par des processus de fission et de fusion nucléaires.

Tout autour de nous se trouve un "fond" faible et naturel de neutrons libres créés par les rayons cosmiques pénétrant dans notre atmosphère et par la radioactivité naturelle de la croûte terrestre.

Caractéristiques

La masse au repos d'un neutron est de 1,008665 unité de masse atomique (ae), soit 1,67493 × 10^-27 kg. La particule peut être libérée lors de la fission nucléaire, par exemple dans les réacteurs nucléaires et lors de l'explosion d'une bombe atomique, mais elle n'est pas stable dans cet état libre (en dehors du noyau atomique).

Le temps de décroissance moyen (noté τ) est de 14 minutes et 46 secondes (886 secondes).

Les neutrons qui se forment dans un noyau atomique sont stables car l'instabilité d'un neutron est équilibrée avec l'instabilité qui surviendrait dans le noyau si un neutron se transformait en proton par désintégration bêta.

Le neutron a une masse au repos de 939,565 MeV/c², légèrement supérieur à celui du proton, et, à l'exception de l'isotope plus courant de l'hydrogène (dont le noyau atomique est constitué d'un seul proton), compose les noyaux avec le proton, avec lequel il se transforme en continu par l'émission et l'absorption de pions.

Applications

Les neutrons ont un large champ d'application. En médecine, ils sont utilisés, par exemple, pour les traitements et dans les diagnostics. Ils sont également utilisés pour la caractérisation et la détermination des matériaux. Un exemple pratique est l'utilisation de neutrons pour l'inspection du fret dans les aéroports. En plus de l'inspection des charges, il peut également être utilisé pour déterminer la composition du sol.

Il existe également, en plus d'un grand nombre d'autres applications, des laboratoires de recherche qui utilisent des sources de neutrons. Toutes ces applications génèrent une demande d'instruments de détection et de dosimètres pour les sources de neutrons.

Les neutrons sont utilisés dans les réacteurs nucléaires où ils contribuent à poursuivre le processus de réaction nucléaire en chaîne.

Les neutrons peuvent être un moyen non destructif d'analyser les propriétés des matériaux, ce qui signifie qu'ils n'endommagent pas les matériaux pendant les tests, contrairement à d'autres méthodes.

Les scientifiques ont utilisé des neutrons pour examiner des artefacts archéologiques. Par exemple, les chercheurs ont utilisé des neutrons pour des tests médico-légaux sur les cheveux du président Zachary Taylor afin de prouver qu'il n'avait pas été empoisonné à sa mort en 1850.

Sources

Les sources de neutrons sont tous les matériaux et équipements qui ont la capacité d'émettre des neutrons naturellement ou artificiellement. Ils peuvent être classés de différentes manières, soit par leurs tailles, soit par l'énergie des neutrons libérés, soit encore par la nature du processus qui intervient pour la génération des neutrons.

Les sources les plus utilisées sont la fission spontanée, l'activation gamma ou alpha, les réacteurs et les accélérateurs.

Antiparticule neutronique

Nous savons que le neutron, parce qu'il est électriquement neutre, n'a pas de charge auto-conjuguée. Le neutron et l'antineutron ont tous deux la même masse et aucune charge électrique, mais nous pouvons les distinguer par d'autres nombres quantiques.

De plus, l'antineutron est composé d'antiquarks. En particulier, l'antineutron est composé de deux antiquarks down et d'un antiquark up.

Diffusion neutronique

Les neutrons sont un outil important pour la recherche en médecine, en matériaux et dans d'autres domaines. Les scientifiques produisent des neutrons dans des réacteurs de recherche et des accélérateurs de particules.

Les chercheurs projettent ces neutrons sur des échantillons de matériaux. Certains des neutrons interagissent directement avec les atomes de l'échantillon et "rebondissent" sous différents angles, comme des boules de billard qui entrent en collision dans une partie de billard.

Cette technique est appelée diffusion neutronique. Les scientifiques utilisent des détecteurs spéciaux à grande vitesse pour capturer les neutrons diffusés et mesurer leur énergie, leur vitesse et leur direction. Ces informations aident les chercheurs à calculer les propriétés des matériaux, telles que la forme et la taille des cristaux et des molécules.

Science neutronique

La recherche sur les neutrons a aidé les scientifiques à découvrir de nouveaux états de la matière et à voir comment les matériaux fonctionnent à l'intérieur des machines. La science neutronique a aidé à identifier les moyens pour de nouveaux vaccins de cibler les virus, de développer des matériaux quantiques et de se rapprocher de la supraconductivité à haute température.

La science des neutrons a permis des développements tels que les téléphones portables, les scanners médicaux, les moteurs à réaction, les aciers à haute résistance, les batteries plus sûres et plus durables, les traitements contre le cancer, etc.

En rapport avec "neutron"

• atome

  

  Un atome est la plus petite partie d'une substance qui ne peut être décomposée chimiquement. Chaque atome possède un noyau (centre) composé de protons...

• électron

  

  L'électron (e-) est une particule élémentaire chargée négativement. Les électrons liés par un atome ou un ion forment sa couche d'électrons.

• nucléide

  

  Un nucléide (espèce nucléaire) est un type distinct d'atome ou de noyau caractérisé par un nombre spécifique de protons et de neutrons.

• proton

  

  Un proton est une particule subatomique avec une charge électrique élémentaire positive, égale en valeur absolue et en signe opposé à celle de l'électron.