How big is Neutron?
1.73 фемтометрів!
En neutron är en partikel utan elektrisk laddning, som finns tillsammans med protoner i atomkärnan hos nästan varje atom. Den är ungefär 1,7 femtometer i diameter, mätt som två gånger sin magnetiska radie, som beskriver hur neutronens magnetism är fördelad. En femtometer är en miljondel av en miljarddels meter (10−15 meter).
En neutron har ingen hård yta. Den består av tre mindre partiklar som kallas kvarkar, en uppkvark och två nedkvarkar, som hålls ihop av den starka kraften, samma kraft som binder ihop neutroner och protoner till en atomkärna. Uppkvarken har en positiv laddning och nedkvarkarna har negativa laddningar, och tillsammans tar de ut varandra.
En protons storlek mäts utifrån hur dess elektriska laddning är fördelad, men det fungerar inte för en neutron. Neutronens positiva och negativa laddningar är fördelade olika, så det vanliga måttet på laddningens storlek blir ett negativt tal, vilket inte kan vara en bredd. Fysiker använder i stället neutronens magnetism.
En neutron fungerar som en liten magnet. Particle Data Group, som samlar världens partikelmätningar, anger medelradien för denna magnetism till 0,864 femtometer, känd med en osäkerhet på ungefär 1 %. Spridningsexperiment visar också att neutroner och protoner är ungefär lika stora.
År 1930 sköt Walther Bothe och Herbert Becker alfapartiklar, som är heliumkärnor, mot metallen beryllium. Metallen sände ut en kraftig, genomträngande strålning, som några fysiker uppfattade som högenergistrålning av samma slag som ljus. År 1932 visade James Chadwick, som arbetade vid Cavendishlaboratoriet i Cambridge i England, att strålningen bestod av neutrala partiklar med ungefär samma massa som en proton. Ernest Rutherford hade föreslagit att sådana partiklar kunde finnas i atomkärnor, och de fick namnet neutroner.
Eftersom en neutron saknar laddning stöts den inte bort av atomkärnans positiva laddning. Därför kan neutroner nå och klyva även de tyngsta atomkärnorna, och Chadwicks upptäckt banade väg för klyvningen av uran. För den fick han 1935 års Nobelpris i fysik.
Utanför en atomkärna lever en neutron inte länge. I genomsnitt överlever den ungefär 15 minuter (878 sekunder) innan den sönderfaller till en proton, en elektron och en partikel som kallas antineutrino. En neutron är något tyngre än en proton, med ungefär 0,14 %.