Een neutron is een deeltje zonder elektrische lading, dat samen met protonen in de kern van bijna elk atoom zit. Het is ongeveer 1,7 femtometer breed, gemeten als twee keer zijn magnetische straal, die beschrijft hoe zijn magnetisme is verdeeld. Een femtometer is een miljoenste van een miljardste van een meter (10⁻¹⁵ meter).

Grootte

Een neutron heeft geen hard oppervlak. Het bestaat uit drie kleinere deeltjes, quarks genoemd: één upquark en twee downquarks, bij elkaar gehouden door de sterke kracht, dezelfde kracht die neutronen en protonen in een atoomkern bindt. De upquark heeft een positieve lading en de downquarks hebben negatieve ladingen, en samen heffen ze elkaar op.

De grootte van een proton wordt gemeten aan de hand van hoe zijn elektrische lading is verdeeld, maar dat werkt niet voor een neutron. De positieve en negatieve ladingen van een neutron zijn verschillend verdeeld, dus de gebruikelijke maat voor de grootte van de lading komt negatief uit, en dat kan geen breedte zijn. Natuurkundigen gebruiken in plaats daarvan het magnetisme van het neutron.

Een neutron gedraagt zich als een heel kleine magneet. De Particle Data Group, die de deeltjesmetingen van de hele wereld verzamelt, geeft de gemiddelde straal van dat magnetisme als 0,864 femtometer, met een onzekerheid van ongeveer 1%. Verstrooiingsexperimenten laten ook zien dat neutronen en protonen ongeveer even groot zijn.

Groottevergelijkingen

• Een neutron is ongeveer even groot als een proton. Op dezelfde manier gemeten, aan de hand van hun magnetisme, verschillen hun stralen minder dan 2%.
• Een heliumkern, opgebouwd uit twee neutronen en twee protonen, is ongeveer 3,4 femtometer breed, ongeveer twee keer de breedte van één neutron.
• Als een neutron werd vergroot tot de grootte van een basketbal, zou de kern van de meest voorkomende soort uranium, met 146 neutronen en 92 protonen, ongeveer 1,6 meter breed zijn.
• Ongeveer 60 miljard neutronen, naast elkaar, zouden de breedte van een mensenhaar beslaan, ongeveer 0,1 millimeter.

Hoe het neutron werd ontdekt

In 1930 vuurden Walther Bothe en Herbert Becker alfadeeltjes, dit zijn heliumkernen, af op het metaal beryllium. Het beryllium zond een sterke, doordringende straling uit, die sommige natuurkundigen hielden voor hoogenergetische straling van dezelfde soort als licht. In 1932 toonde James Chadwick, die werkte in het Cavendish Laboratory in Cambridge in Engeland, aan dat de straling bestond uit neutrale deeltjes met ongeveer dezelfde massa als een proton. Ernest Rutherford had geopperd dat zulke deeltjes in atoomkernen zouden kunnen voorkomen, en ze kregen de naam neutronen.

Omdat een neutron geen lading heeft, duwt de positieve lading van een atoomkern het niet weg. Daardoor kunnen neutronen zelfs de zwaarste kernen bereiken en splijten, en de ontdekking van Chadwick baande de weg naar het splijten van uranium. Hij kreeg daarvoor in 1935 de Nobelprijs voor de Natuurkunde.

Een neutron op zichzelf

Buiten een atoomkern blijft een neutron niet lang bestaan. Gemiddeld overleeft het ongeveer 15 minuten (878 seconden) voordat het vervalt tot een proton, een elektron en een deeltje dat antineutrino heet. Een neutron is iets zwaarder dan een proton, met ongeveer 0,14%.

Bronnen

• Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
• Measurement of the neutron charge radius and the role of its constituents. Atac et al., Nature Communications, 2021.
• The proton radius and its relatives – much ado about nothing?. Ulf-G. Meißner, plenary talk at the International Nuclear Physics Conference, 2022.
• Properties of Nuclei. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• James Chadwick: Facts. Nobel Prize Outreach.
• James Chadwick: Biographical. Nobel Prize Outreach.
• Walther Bothe: Facts. Nobel Prize Outreach.
• Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Nuclear Charge Radii. International Atomic Energy Agency, 2013.
• Uranium. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.