Большая Советская Энциклопедия (НЕ)

среднее время жизни Н. t » 16 мин. В веществе свободные Н. существуют ещё меньше (в плотных веществах единицы — сотни мксек ) вследствие их сильного поглощения ядрами. Поэтому свободные Н. возникают в природе или получаются в лаборатории только в результате ядерных реакций (см. Нейтронные источники ). В свою очередь, свободный Н. способен взаимодействовать с атомными ядрами, вплоть до самых тяжёлых; исчезая, Н. вызывает ту или иную ядерную реакцию, из которых особое значение имеет деление тяжёлых ядер, а также радиационный захват Н., приводящий в ряде случаев к образованию радиоактивных изотопов. Большая эффективность Н. в осуществлении ядерных реакций, своеобразие взаимодействия с веществом совсем медленных Н. (резонансные эффекты, дифракционное рассеяние в кристаллах и т.п.) делают Н. исключительно важным орудием исследования в ядерной физике и физике твёрдого тела. В практических приложениях Н. играют ключевую роль в ядерной энергетике производстве трансурановых элементов и радиоактивных изотопов (искусственная радиоактивность), а также широко используются в химическом анализе (активационный анализ ) и в геологической разведке (нейтронный каротаж ).

  В зависимости от энергии Н. принята их условная классификация: ультрахолодные Н. (до 10^-7 эв ), очень холодные (10^-7 —10^-4 эв), холодные (10^-4 —5×10^-3 эв ), тепловые (5×10^-3 —0,5 эв), резонансные (0,5—10⁴ эв ), промежуточные (10⁴ —10⁵ эв ), быстрые (10⁵ —10⁸ эв ), высокоэнергичные (10⁸ —10¹⁰ эв ) и релятивистские (³ 10¹⁰ эв); все Н. с энергией до 10⁵ эв объединяют общим названием медленные нейтроны .

   О методах регистрации Н. см. Нейтронные детекторы .

  Основные характеристики нейтронов

  Масса . Наиболее точно определяемой величиной является разность масс Н. и протона: m_n — m_р = (1,29344 ± 0,00007) Мэв, измеренная по энергетическому балансу различных ядерных реакций. Из сопоставления этой величины с массой протона получается (в энергетических единицах)

m_n = (939,5527 ± 0,0052) Мэв;

это соответствует m_n » 1,6·10^-24 г, или m_n » 1840 m_е , где m_е — масса электрона.

  Спин и статистика. Значение ¹ /₂ для спина Н. подтверждается большой совокупностью фактов. Непосредственно спин был измерен в опытах по расщеплению пучка очень медленных Н. в неоднородном магнитном поле. В общем случае пучок должен расщепиться на 2J   + 1 отдельных пучков, где J — спин Н. В опыте наблюдалось расщепление на 2 пучка, откуда следует, что J = ¹ /₂ . Как частица с полуцелым спином, Н. подчиняется Ферми — Дирака статистике (является фермионом); независимо это было установлено на основе экспериментальных данных по строению атомных ядер (см. Ядерные оболочки ).

  Электрический заряд нейтронаQ = 0. Прямые измерения Q по отклонению пучка Н. в сильном электрическом поле показывают, что, по крайней мере, Q < 10^-17 e, где е — элементарный электрический заряд, а косвенные измерения (по электрической нейтральности макроскопических объёмов газа) дают оценку Q < 2·10^-22 е .

  Другие квантовые числа нейтрона . По своим свойствам Н. очень близок протону: n и р имеют почти равные массы, один и тот же спин, способны взаимно превращаться друг в друга, например в процессах бета-распада ; они одинаковым образом проявляют себя в процессах, вызванных сильным взаимодействие , в частности ядерные силы , действующие между парами р—р, n—p и n—n, одинаковы (если частицы находятся соответственно в одинаковых состояниях). Такое глубокое сходство позволяет рассматривать Н. и протон как одну частицу — нуклон, которая может находиться в двух разных состояниях, отличающихся электрическим зарядом Q. Нуклон в состоянии с Q = + 1 есть протон, с Q = 0 — Н. Соответственно, нуклону приписывается (по аналогии с обычным спином) некоторая внутренняя характеристика — изотонический спин I , равный ¹ /₂ , «проекция» которого может принимать (согласно общим правилам квантовой механики) 2I + 1 = 2 значения: + ¹ /₂ и —¹ /₂ . Т. о., n и р образуют изотопический дублет (см. Изотопическая инвариантность ): нуклон в состоянии с проекцией изотопического спина на ось квантования + ¹ /₂ является протоном, а с проекцией —¹ /₂ — Н. Как компоненты изотопического дублета, Н. и протон, согласно современной систематике элементарных частиц, имеют одинаковые квантовые числа: барионный заряд В =+ 1, лептонный заряд L = 0,странность S = 0 и положительную внутреннюю чётность . Изотопический дублет нуклонов входит в состав более широкой группы «похожих» частиц — так называемый октет барионов с J = ¹ /₂ , В = 1 и положительной внутренней чётностью; помимо n и р в эту группу входят L^- , S^± -, S⁰ -, X^- -, X⁰ - гипероны , отличающиеся от n и р странностью (см. Элементарные частицы ).