Structura internă a neutronului (reprezentare artist)
Credit: Xiaorong Zhu, University for Science and Technology, China

Neutronii, particule care fac parte din nucleele atomilor, au o structură complexă, care este studiată în diverse experimente în lumea întreagă. Recent, proiectul colaborativ BESIII (Beijing Spectrometer III), derulat în China, a reușit să efectueze măsurători asupra structurii electromagnetice a neutronilor cu o precizie extrem de mare, care arată cât de complexă este această particulă. De asemenea, BESIII a clarificat misterul interacțiunii foton-neutron care durează de mai bine de 20 de ani.

 
Neutronii

Neutronii au fost descoperiți acum aproape 90 de ani (1932), iar de atunci nu au încetat să îi fascineze pe oamenii de știință. Fac parte din nucleele atomilor, împreună cu protonii. Identitatea unui element chimic este caracterizat de numărul de protoni din nucleu, numărul de neutroni putând să varieze (așa-numiții izotopi). Masa neutronilor este puțin mai mare decât cea a protonilor, iar dacă nu ar fi fost așa, universul ar arăta cu totul altfel! Nu au sarcină electrică, motiv pentru care studiul experimental al neutronilor este dificil și necesită tehnici experimentale deosebite.

 


Reprezentare grafică a unui neutron și a unui proton (care sunt formați din quacuri)


 
Structura neutronului

În cadrul modelului standard al fizicii particulelor elementare neutronul este compus, la fel că și protonul, din quarcuri. Quarcurile sunt particule elementare; cel puțin din câte știm la ora actuală sunt particule care nu au o structură, nu sunt compuse din particule și mai mici.

Simplificând, neutronul este alcătuit din trei quarcuri: două de tip down și unul de tip up. În realitate însă, neutronul este extrem de complex, iar în interiorul acestuia se găsește o supă de quarcuri, antiquarcuri și gluoni. Gluonii sunt purtătorii interacțiunii nucleare tari, cea care ține împreună quarcurile în neutron. Un fel de echivalent al fotonului pentru interacțiunea electromagnetică. Ca să înțelegem mai bine structura neutronului au fost definite o serie de proprietăți ale acestuia care sunt studiate atât din punct de vedere teoretic, cât și experimental.

→ Citește și: Câte quarcuri alcătuiesc, în fapt, un proton?

 
Factorii de formă ai neutronului

Proprietățile electrice și magnetice ale neutronului sunt descrise de așa-numiții factori de formă, un fel de funcții care descriu distribuția medie a sarcinii electrice și magnetizarea neutronului. Există experimente care măsoară acești factori de formă în diverse procese.

La energii mari ceea ce se face sunt ciocniri ale diverselor particule cu neutronii; din modul în care acestea se împrăștie se calculează factorii de formă. La energii foarte joase însă ciocnirile nu mai sunt un instrument util; în acest caz se folosesc anihilări de materie și antimaterie, care dau informații despre proprietățile neutronului.

 
BESIII și noile măsurători

Experimentul BESIII din China a reușit să efectueze măsurători extrem de precise ale factorilor de formă pentru neutroni la energii foarte joase. Pentru a realiza acest record au fost măsurați neutroni și antineutroni produși în urmă anihilării fasciculelor de electroni cu cele de pozitroni (antimateria electronului). Măsurătorile efectuate în intervalul de energie între 2 și 3,8 GeV au o precizie de circa 60 de ori mai mare decât măsurătorile anterioare și rezultatele acestui studiu au fost recent publicate în revista Nature Physics.

Cercetătorii au observat că modul în care factorii de formă depind de energie are o structura complexă, oscilantă, cu oscilații care devin din ce în ce mai mici pe măsură ce energia crește.

Ba mai mult, dacă până recent se credea că factorii de formă ai protonilor sunt mai mici decât cei ai neutronilor, noile măsurători arată cum că situația ar fi exact pe dos.

 
Neutronii – încă misterioși

Noi experimente, precum BESIII, arată cum studiul experimental al neutronilor are încă nevoie de date de precizie. Acest studiu este important nu doar pentru a ne ajuta să înțelegem cum anume sunt făcuți neutronii, un fel de anatomie a acestora, ci este util inclusiv în astrofizică și cosmologie, întrucât reacțiile care au loc în stele, fuziunea nucleară, depind și de proprietățile neutronilor. Ba mai mult, stelele de neutroni, enorme sisteme compuse din multe miliarde de miliarde de neutroni, sunt obiecte extrem de fascinante, care nu sunt încă înțelese pe deplin. Structura acestora depinde, de asemenea, în parte de structura și proprietățile neutronului.

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.
  • Comentariul tău, publicat ca „vizitator”, va fi evaluat în scurt timp de către un moderator în vederea publicării. Utilizatorilor care au cont pe site ori care folosesc conturile de FB, Twitter ori Google li se publică în mod automat comentariile.
    Nelu · 22:10 15.11.2021
    Da! Daaa, structura electromagnetică? Daaa, electromagnetismul e înțeles? o sarcină electrostatică ( electronul) în mișcare, face magnetism. Cuuum o fi?
Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Dacă găsești util site-ul, ne poți ajuta cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro