Nötron atom altı bir hadron parçacığıdır. Nötronlar net bir elektrik yüküne sahip değildirler ve kütlesi protondan biraz daha fazladır. Hidrojen dışında her atomun çekirdeğinde en azından bir nötron vardır. Atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötronlar genellikle nükleonlar olarak isimlendirilirler.
Nötronun keşfi 1920 yılında Rutherford çekirdeklerde böyle yüksüz taneciklerin bulunduğunu düşünüyordu.Fakat, 10 yıllık bir süre zarfı içinde fizikçilerin nötron adı verilen bu parçacıkları bulma çabaları boşa çıkmıştı.Bilim dünyasını etkileyici sonuçlar 1930-1932 yılları arasında Almanya’da Walter Bothe ile Hans Backer’in ve Fransa’da ise Joliot Cura çiftinin berilyum üzerinde yaptıkları deneylerle ortaya çıktı. Berilyum, alfa tanecikleriyle bombardıman edilince bilinmeyen bir ışın yayınlandı. Bu ışın önceleri gama ışını sanılmıştı ama bu duruma, İngiltere’den James Chadwick’den cevap geldi. James Chadwick ışınların kütlesinin aşağı yukarı protonunkine eşit fakat yükü olmayan parçacıklardan yani nötronun oluştuğunu kanıtladı.
Proton ile birlikte nötronlar, nükleer kuvvet ile birlikte atomik çekirdeği oluştururlar. Sembolü (n)’dir. Nötron ve protonun toplamı bize kütle numarasını verir. Ayrıca nötronlar yüksüz parçacıklardır sadece Hidrojen dışında bütün atomların çekirdeklerinde bulunan parçacıktır. Nötron, Standart Model’e göre baryon sınıfındandır ve iki aşağı kuark ve bir yukarı kuarktan oluştuğu kabul edilir. Serbest bir nötron yaklaşık 10.3 dakikalık bir yarılanma ömrüne sahiptir ama çekirdeğin içinde ise kararlı bir haldedir. Nötronun bozunması Feynmann diyagramında gösterildiği gibi zayıf bir etkileşim gerektirir. Bu durum evrenin ilk modeli için önemlidir. Nötron protondan yaklaşık olarak %0.2 oranında daha büyük olduğu için, aralarında 1.29 MeV enerji farkı vardır.
Bir protonun bir nötrona dönüşmesi mümkündür,ancak bu dönüşüm için gerekli enerji 1.29 MeV sağlanmak zorundadır.
Nötron | Atom Altı Parçacık – Kuark Bilim Topluluğu by KBTBilim
Nötronun Keşfi
1920 yılında, Ernest Rutherford nötronun olası varlığını düşünmüştü. Özellikle de, Rutherford bir atomun atom sayısı ve atomik kütlesi arasında bulunan eşitsizliğin atom çekirdeği içinde nötr yüklü bir parçacığın varlığı ile açıklanabileceğini göz önünde bulunduruyordu. Sonunda nötronun bir proton etrafında dönen bir elektronun oluşturduğu nötr bir çifti olacağını düşündü.
1920’ler boyunca fizikçiler proton ve elektronlardan oluşan atomik çekirdek modelini genel olarak kabul etmişlerdi. Elbette ki yanlış bir modeldi, ama bilinmiyordu. O zamanlar olması gerekenden daha fazla pozitif yükün atom çekirdeğinde olduğu düşünülüyordu ve var olan modellerde bu aşırı yükü nötralize etmek için çekirdek elektronları denilen bazı önermeler mevcuttu. Buna göre, örneğin Azot-14 çekirdeği 14 proton ve 7 elektrondan oluşmalıydı.
Yeni kuantum mekaniği elektronun herhangi bir makul enerji ile çekirdek gibi çok küçük bir bölgede bir parçacık olarak bulunamayacağına işaret etmiştir. 1930 yılında Viktor Ambartsumian ve Dmitri Ivanenko çağdaşlarının tam tersine çekirdeğin elektronlar ve protonlardan oluşamayacağını buldular. Bu araştırmacılar protonların yanı sıra bazı nötr parçacıkların olması gerektiğini kanıtladılar.
1932 yılında, James Chadwick Cambridge Üniversitesi’nde bir seri deney gerçekleştirmiştir. Deneylerin sonucunda o sıralarda çekirdek üzerine incelenen bilinmeyen bir radyasyonun yaklaşık protonun kütlesinde olan yüksüz parçacıklarla uyumlu olabileceğini öne sürmüş ve bunun doğruluğunu onaylamıştır. Bu yüksüz parçacıklar nötronlar olarak adlandırılmıştır. Chadwick’in bu keşfi sonrası, bilim dünyası hızlıca atomik çekirdeğin nötron ve protonlardan oluştuğunu kabul etmiştir.
Sema Nur Yıldırım
Gaziantep Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümü
Kuark Bilim Topluluğu Popüler Bilim Yayın Grubu
Kaynaklar:
- http://en.wikipedia.org/wiki/Neutron#Discovery
- http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/proton.html