{"id":113130,"date":"2021-09-02T20:06:12","date_gmt":"2021-09-02T19:06:12","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/que-es-el-neutron-definicion\/"},"modified":"2021-09-02T20:06:12","modified_gmt":"2021-09-02T19:06:12","slug":"que-es-el-neutron-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/es\/que-es-el-neutron-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es el neutr\u00f3n? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"

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\u00bfQu\u00e9 es el neutr\u00f3n?<\/span><\/h2>\n

Un neutr\u00f3n<\/span><\/strong>\u00a0es una de\u00a0<\/span>las part\u00edculas subat\u00f3micas<\/span><\/a>\u00a0que forman la materia.\u00a0En el universo, los neutrones son abundantes y constituyen\u00a0<\/span>m\u00e1s de la mitad<\/span><\/strong>\u00a0de toda la materia visible.\u00a0No tiene\u00a0<\/span>carga el\u00e9ctrica<\/span><\/strong>\u00a0y una masa en reposo igual a 1,67493 \u00d7 10-27 kg, marginalmente mayor que la del prot\u00f3n pero casi 1839 veces mayor que la del electr\u00f3n.\u00a0El neutr\u00f3n tiene un radio cuadr\u00e1tico medio de aproximadamente 0,8 \u00d7 10-15 m, o 0,8 fm, y es un fermi\u00f3n de esp\u00edn \u00bd.<\/span><\/p>\n

Los neutrones<\/span><\/strong>\u00a0existen en los n\u00facleos de los \u00e1tomos t\u00edpicos, junto con sus hom\u00f3logos cargados positivamente, los protones.\u00a0Los neutrones y protones, com\u00fanmente llamados\u00a0<\/span>nucleones<\/span><\/strong>\u00a0, est\u00e1n unidos en el n\u00facleo at\u00f3mico, donde representan el 99,9 por ciento de la masa del \u00e1tomo.\u00a0La investigaci\u00f3n en f\u00edsica de part\u00edculas de alta energ\u00eda en el siglo XX revel\u00f3 que ni el neutr\u00f3n ni el prot\u00f3n\u00a0<\/span>no son<\/span><\/strong>\u00a0los bloques de construcci\u00f3n m\u00e1s peque\u00f1os de la materia.\u00a0<\/span>Los protones y neutrones<\/span><\/strong>\u00a0tambi\u00e9n tienen su estructura.\u00a0Dentro de los protones y neutrones, encontramos verdaderas part\u00edculas elementales llamadas\u00a0<\/span>quarks<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Dentro del n\u00facleo, los protones y neutrones est\u00e1n unidos mediante\u00a0<\/span>la fuerza fuerte<\/span><\/strong>, una interacci\u00f3n fundamental que gobierna el comportamiento de los quarks que componen los protones y neutrones individuales.<\/span><\/p>\n

La estabilidad nuclear<\/span><\/a>\u00a0est\u00e1 determinada por la competencia entre dos interacciones fundamentales.\u00a0Los protones y los neutrones se atraen entre s\u00ed mediante una fuerza fuerte.\u00a0Por otro lado, los protones se repelen entre s\u00ed a trav\u00e9s de la fuerza el\u00e9ctrica debido a su carga positiva.\u00a0Por lo tanto, los neutrones dentro del n\u00facleo act\u00faan como un pegamento nuclear, los neutrones se atraen entre s\u00ed y los protones, lo que ayuda a compensar la repulsi\u00f3n el\u00e9ctrica entre los protones.\u00a0Solo existen ciertas combinaciones de neutrones y protones, que forman n\u00facleos estables.\u00a0Por ejemplo, el nucleido m\u00e1s com\u00fan del elemento qu\u00edmico com\u00fan plomo (Pb) tiene 82 protones y 126 neutrones.<\/span><\/p>\n

\"Curva<\/a>
Curva de energ\u00eda de enlace nuclear.<\/span>
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Debido a la fuerza de la fuerza nuclear\u00a0<\/span>a distancias cortas<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>la energ\u00eda de enlace nuclear<\/span><\/a>\u00a0(la energ\u00eda necesaria para desmontar un n\u00facleo de un \u00e1tomo en sus partes componentes) de los nucleones es m\u00e1s de siete \u00f3rdenes de magnitud mayor que la energ\u00eda electromagn\u00e9tica que une los electrones en los \u00e1tomos. .\u00a0<\/span>Las reacciones nucleares<\/span><\/a>\u00a0(como\u00a0<\/span>la fisi\u00f3n nuclear<\/span><\/a>\u00a0o\u00a0<\/span>la fusi\u00f3n nuclear<\/span><\/a>\u00a0) tienen, por tanto, una densidad de energ\u00eda que es m\u00e1s de 10 000 000 veces la de las reacciones qu\u00edmicas.<\/span>
\nEl conocimiento del comportamiento y las propiedades de los\u00a0<\/span>neutrones<\/span><\/strong>\u00a0es fundamental para la producci\u00f3n de\u00a0<\/span>energ\u00eda nuclear<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Poco despu\u00e9s del descubrimiento del neutr\u00f3n\u00a0<\/span>en 1932<\/span><\/strong>, se comprendi\u00f3 r\u00e1pidamente que los neutrones podr\u00edan actuar para formar una\u00a0<\/span>reacci\u00f3n nuclear en cadena<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Cuando se descubri\u00f3 la fisi\u00f3n nuclear en 1938, qued\u00f3 claro que, si una\u00a0<\/span>reacci\u00f3n de fisi\u00f3n produc\u00eda neutrones libres<\/span><\/strong>\u00a0, cada uno de estos neutrones podr\u00eda provocar una reacci\u00f3n de fisi\u00f3n adicional en una cascada conocida\u00a0<\/span>como reacci\u00f3n en cadena<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0El conocimiento de\u00a0<\/span>las secciones transversales<\/span><\/a>\u00a0(el par\u00e1metro clave que representa la probabilidad de interacci\u00f3n entre un neutr\u00f3n y un n\u00facleo) se volvi\u00f3 fundamental para el dise\u00f1o de\u00a0<\/span>n\u00facleos<\/span><\/a>\u00a0de\u00a0reactores<\/a>\u00a0y la primera arma nuclear (Trinity, 1945).<\/span><\/p>\n

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<\/span>Descubrimiento del neutr\u00f3n<\/div>
La historia del descubrimiento del neutr\u00f3n y sus propiedades es fundamental para los extraordinarios desarrollos de\u00a0<\/div><\/div><\/div><\/span>la f\u00edsica at\u00f3mica<\/span><\/a>\u00a0ocurridos en la primera mitad del siglo XX.\u00a0<\/span>El neutr\u00f3n fue descubierto en 1932 por el f\u00edsico ingl\u00e9s James Chadwick<\/span><\/strong>\u00a0, pero desde la \u00e9poca de Ernest Rutherford se sab\u00eda que el n\u00famero de masa at\u00f3mica A de los n\u00facleos es un poco m\u00e1s del doble del n\u00famero at\u00f3mico Z para la mayor\u00eda de los \u00e1tomos y que esencialmente todos los La masa del \u00e1tomo se concentra en el n\u00facleo relativamente peque\u00f1o.\u00a0El modelo de Rutherford para el \u00e1tomo en 1911 afirma que los \u00e1tomos tienen su masa y carga positiva concentrada en un n\u00facleo muy peque\u00f1o.<\/span><\/p>\n
\"Descubrimiento<\/a>
Las part\u00edculas alfa emitidas por el polonio inciden sobre determinados elementos ligeros, concretamente el berilio, se produce una radiaci\u00f3n inusualmente penetrante.<\/span>
Fuente: dev.physicslab.org<\/span><\/figcaption><\/figure>\n
\"C\u00e1mara<\/a>
C\u00e1mara de neutrones de Chadwick que contiene discos paralelos de polonio y berilio radiactivo.\u00a0La radiaci\u00f3n se emite desde una ventana de aluminio al final de la c\u00e1mara.<\/span>
Fuente: imgkid.com<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Un avance experimental se produjo en 1930 con la observaci\u00f3n de Bothe y Becker.\u00a0Descubrieron que si las\u00a0<\/span>part\u00edculas alfa<\/span><\/strong>\u00a0muy energ\u00e9ticas\u00a0emitidas por el polonio ca\u00edan\u00a0<\/span>sobre ciertos elementos ligeros<\/span><\/strong>\u00a0, espec\u00edficamente berilio, boro o litio, una\u00a0<\/span>radiaci\u00f3n inusualmente penetrante<\/span><\/strong>fue producido.\u00a0Dado que esta radiaci\u00f3n no estaba influenciada por un campo el\u00e9ctrico (los neutrones no tienen carga), supusieron que eran rayos gamma (pero mucho m\u00e1s penetrantes).\u00a0Se demostr\u00f3 (Curie y Joliot) que cuando se bombardea un objetivo de parafina con esta radiaci\u00f3n, expulsa protones con una energ\u00eda de aproximadamente 5,3 MeV.\u00a0La parafina tiene un alto contenido de hidr\u00f3geno, por lo que ofrece un objetivo denso en protones (dado que los neutrones y los protones tienen una masa casi igual, los protones se dispersan energ\u00e9ticamente a partir de los neutrones). Estos resultados experimentales fueron dif\u00edciles de interpretar.\u00a0James Chadwick pudo demostrar que la part\u00edcula neutra no pod\u00eda ser un\u00a0<\/span>fot\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0bombardeando objetivos distintos del hidr\u00f3geno, incluidos nitr\u00f3geno, ox\u00edgeno, helio y arg\u00f3n.\u00a0Estos no solo eran incompatibles con la emisi\u00f3n de fotones por motivos de energ\u00eda, la\u00a0<\/span>secci\u00f3n transversal<\/span><\/a>para las interacciones fue \u00f3rdenes de magnitud mayor que para la dispersi\u00f3n de Compton por fotones.\u00a0En Roma, el joven f\u00edsico Ettore Majorana sugiri\u00f3 que la forma en que la nueva\u00a0<\/span>radiaci\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0interactuaba con los protones requer\u00eda una nueva part\u00edcula neutra.<\/span><\/p>\n

La tarea consist\u00eda en determinar la masa de esta part\u00edcula neutra.\u00a0James Chadwick opt\u00f3 por bombardear boro con part\u00edculas alfa y analizar la interacci\u00f3n de las part\u00edculas neutras con nitr\u00f3geno.\u00a0Estos objetivos particulares se eligieron en parte porque las masas de boro y nitr\u00f3geno eran bien conocidas.\u00a0Usando cinem\u00e1tica, Chadwick pudo determinar la velocidad de los protones.\u00a0Luego, mediante t\u00e9cnicas de conservaci\u00f3n de la cantidad de movimiento, pudo determinar que la masa de la radiaci\u00f3n neutra era casi exactamente la misma que la de un prot\u00f3n.\u00a0En 1932, Chadwick propuso que la part\u00edcula neutra era el neutr\u00f3n de Rutherford.\u00a0En 1935, recibi\u00f3 el Premio Nobel por su descubrimiento.<\/span><\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span>Descubrimiento del neutr\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/p><\/div><\/div>

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Estructura del neutr\u00f3n<\/span><\/h2>\n
\"Estructura<\/a>
La estructura de quarks del neutr\u00f3n.\u00a0La asignaci\u00f3n de color de los quarks individuales es arbitraria, pero los tres colores deben estar presentes.\u00a0Las fuerzas entre quarks est\u00e1n mediadas por gluones.<\/span><\/figcaption><\/figure>\n

Los neutrones<\/span><\/strong>\u00a0y protones se clasifican como\u00a0<\/span>hadrones<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>part\u00edculas subat\u00f3micas<\/span><\/a>\u00a0que est\u00e1n sujetas a\u00a0<\/span>la fuerza fuerte<\/span><\/strong>\u00a0y como bariones ya que est\u00e1n compuestos por\u00a0<\/span>tres quarks<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0El neutr\u00f3n es una part\u00edcula compuesta formada por dos quarks abajo con carga \u2212\u2153 e y un quark arriba con carga + \u2154 e.\u00a0Dado que el neutr\u00f3n\u00a0<\/span>no<\/span><\/strong>\u00a0tiene\u00a0carga el\u00e9ctrica neta<\/strong>\u00a0, no se ve afectado por las fuerzas el\u00e9ctricas, pero el neutr\u00f3n tiene una\u00a0<\/span>ligera distribuci\u00f3n de carga el\u00e9ctrica<\/span><\/strong>\u00a0dentro de \u00e9l.\u00a0Esto da como resultado un momento magn\u00e9tico distinto de cero (momento dipolar) del neutr\u00f3n.\u00a0Por lo tanto, el neutr\u00f3n interact\u00faa tambi\u00e9n a trav\u00e9s de la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica, pero mucho m\u00e1s d\u00e9bil que el prot\u00f3n.<\/span><\/p>\n

La masa del neutr\u00f3n es\u00a0<\/span>939,565 MeV \/ c\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0, mientras que la masa de los tres quarks es s\u00f3lo de unos 12 MeV \/ c\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0(s\u00f3lo alrededor del 1% de la masa-energ\u00eda del neutr\u00f3n).\u00a0Al igual que el prot\u00f3n, la mayor parte de la masa (energ\u00eda) del neutr\u00f3n est\u00e1 en forma de energ\u00eda de fuerza nuclear fuerte (gluones).\u00a0Los quarks del neutr\u00f3n se mantienen unidos por gluones, las part\u00edculas de intercambio por la fuerza nuclear fuerte.\u00a0Los gluones llevan la carga de color de la fuerza nuclear fuerte.<\/span><\/p>\n

Ver tambi\u00e9n:\u00a0<\/span>Estructura del neutr\u00f3n<\/span><\/a>\u00a0<\/span><\/p><\/div><\/div>

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Propiedades del neutr\u00f3n<\/span><\/h2>\n

Las propiedades clave de los neutrones se resumen a continuaci\u00f3n:<\/span><\/p>\n