ما هي شحنة النيوترون

محتويات

١ شحنة النيوترون
٢ النيوترون
٣ اكشتاف النيوترون
٤ المراجع

شحنة النيوترون

تعتبر شحنة النيوترون متعادلة، أو يمكن القول أنّه لا يوجد لديه أيّ شحنةٍ على الإطلاق، وتتواجد النيوترونات في نواة الذرة، والتي تعتبر منطقةً ذات كثافة عالية موجودة في وسط الذرة، وهي مليئة بالبروتونات المتعادلة الشحنة، والنيوترونات ذات الشحنة الموجبة، والتي تتوافق مع شحنة الإلكترون السالبة، ممّا يجعل شحنة الذرة الكليّة متعادلة، وترتبط النيوترونات مع البروتونات في نواة الذرة بفعل قوة قوية تُسمّى القوة النووية، وعلى الرغم من أنّ النيوترون لا يؤثر على شحنة الذرة الكليّة، إلّا أنّه يمتلك العديد من الخصائص الأخرى التي تؤثر على الذرة، بما في ذلك مستوى النشاط الإشعاعي للذرة.^[١]

النيوترون

النيوترون هو جسيم ذري يوجد في أنوية جميع الذرات باستثناء ذرة الهيدروجين العاديّة، ويُسمّى اتحاد النيوترونات مع البروتونات في نواة الذرة بالنيوكليونات، وتساوي كتلة السكون للنيوترون فيها 1.67493 × 10^-27 كجم، وهي أكبر بحوالي 1839 مرة من كتلة الإلكترون،^[٢] ولكنّها أكبر بحوالي 0.2٪ من كتلة البروتون، ويُشكّل البروتون والنيوترون معاً ما نسبته 99.99٪ من كتلة الذرة الكليّة، وتساوي كتلة النيوترون مجموع كتلتي الإلكترون والبروتون، لذا يمكن إيجاد الكتلة الذريّة للذرة بجمع عدد البروتونات مع النيوترونات، ويمكن استخدام معادلة الكتلة الذرية والعدد الذري لإيجاد عدد النيوترونات في الذرة؛ لأنّ العدد الذري يشير إلى عدد بروتونات الذرة، والمعادلة تكون كالآتي:^[١]

الكتلة الذرية - العدد الذري = عدد النيوترونات

مثال: تساوي الكتلة الذرية للكربون 12، والعدد الذري 6، وبتطبيق المعادلة: 12 (الكتلة الذرية) - 6 (العدد الذري) = 6 عدد النيوترونات

وأظهرت التطورات في فيزياء الجسيمات عالية الطاقة في القرن العشرين أن النيوترون والبروتون لا يعتبران جزيئات أساسيّة حقيقيّة؛ بل هي مركبات من جسيمات أولية صغيرة للغاية تسمى كوارك.^[٢]

اكشتاف النيوترون

تمّ اكتشاف النيوترون على يد العالم جيمس تشادويك عام 1932، فلقد كان الفيزيائيون يعتقدون أنّ نواة الذرة كانت تتكون من جسيمين أساسييّن فقط، وهما البروتون والإلكترون، وفتح هذا الاكتشاف المجال للفيزياء النووية في السنوات اللاحقة لهذا الاكتشاف،^[٣] وقد كان هذا الاكتشاف نتيجةً للعديد من الملاحظات التجريبيّة، والنظريات، والتي يمكن إجمالها بما يأتي:^[٤]

وجد فالتر بوته وبيكر، في عام 1930، إشعاع محايد كهربائياً عندما قاموا بإطلاق جسيمات ألفا على البريليوم، فقد اعتقدوا أنّها كانت فوتونات ذات طاقة عالية (أشعة غاما).
عرض كل من فردريك جوليو كوري وأيرين في عام 1932، فكرة أنّ هذا الشعاع يمكن أن يطلق البروتونات عندما يصطدم بالبارافين، أو المركبات المحتوية على الهيدروجين، وكنتيجةٍ لذلك ظهر السؤال عن كيف لكتلةٍ أقل من الفوتون أن تطلق البروتونات، والتي تكون أثقل بحوالي 1839 من الإلكترون، لذلك استنتجوا أنّ الأشعة المقذوفة الناتجة عن إطلاق جسيمات ألفا على البريليوم لا يمكن أن تكون فوتونات.
أجرى جيسم تشادويك في عام 1932، نفس التجربة التي قام بها إيرين وفريدريك جوليوت كوري، لكن بدلاً من استخدام البارافين وحده، قام باستخدام العديد من الأهداف المختلفة الأخرى لإطلاق الجسميات عليها، ثمّ قام بتحليل الطاقة الناتجة عن هذه الأهداف بعد إطلاق الجسيمات عليها، فاكتشف وجود جسيم جديد، والذي كانت شحنته أقل، وله كتلة مماثلة للبروتون، والذي يُسمّى بالنيوترون.