Презентация - Открытие нейтрона

Открытие нейтрона

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

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.

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 гамма-квантами, энергия таких квантов должна была быть примерно 55 МэВ.

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.

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.

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».

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

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.

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.

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.