中性子

原子には、主に重要な 3 つの素粒子、つまり電子、陽子、中性子があります。中性子は、これら 3 つの粒子のうち最後に発見された粒子でした。

科学者アーネスト・ラザフォードは、1911 年にアルファ粒子を使った実験 (「ラザフォードの実験」を参照) を通じて、原子は電子 (負の粒子) が回転する電子圏と呼ばれる空の領域と原子核によって形成されていることを発見しました。原子の中心にある、巨大で高密度で正に帯電した領域。オイゲン・ゴールドスタインは、この電荷が陽子、正に荷電した粒子によるものであることをすでに発見していました (詳細については、 「陽子」のテキストを参照してください)。

しかし、次の疑問が生じました。陽子が正の場合、なぜ陽子は互いに反発し、原子核は崩壊しないのでしょうか?

同じ電荷の粒子は互いに反発し、反対の電荷の粒子は互いに引き合うことが広く知られているため、これは実際に当てはまります。

この問題は、 1932 年にイギリスのケンブリッジ大学の科学者ジェームス チャドウィックによって解決されました。不安定な原子核を持ち、粒子や放射線を放出する元素がいくつかあり、このプロセスは放射能として知られています。チャドウィックは、放射性ベリリウムの原子核が、電荷を持たず、陽子の質量と実質的に等しい（実際には陽子の質量より少し大きい）中性粒子を放出していることに気づきました。

このようにして、中性子と呼ばれる 3 番目の亜原子粒子が発見されました。

中性子は原子核の中に陽子と一緒に存在します。したがって、それらは陽子間の反発力を減少させ、粒子が結合した状態で原子核を安定に保ちます。

中性子の質量は 1.675 です。 10 ^-27 kg、原子質量単位での質量は相対的に 1 に等しい。

すでに述べたテキスト「陽子」で述べたように、事実上すべての元素は天然または人工の同位体を持っています。これは、原子核内に同じ量の陽子を持つが、異なる量の中性子を持つ原子が存在することを意味します。

たとえば、水素には 3 つの同位体があります。一般的な水素または陽イオン (陽子 1 個と中性子 1 個)、重水素または重水素 (陽子 1 個と中性子 2 個)、および超重水素または三重水素 (陽子 1 個と中性子 3 個) です。以下の図で、変化するのは中性子の量 (緑色の点で表されます) であることを確認してください。

アイソトンも存在します。これは、異なる陽子の数、異なる質量数を持ち、中性子の数は同じである、異なる化学元素の原子です。

たとえば、 ₁₇ ³⁷ Cl と₂₀ ⁴⁰ Ca は、陽子と中性子の合計である質量数 (上部の A) がわかっており、陽子の数 (下部) もわかっているため、等価体です。 。したがって、これらの値を減らすだけで、各原子が持つ中性子の数がわかります。

₁₇ ³⁷ Cl ₂₀ ⁴⁰ Ca

A = N + P A = N + P
N = A – P N = A – P
N = 37-17 N = 40 – 20
N = 20 N = 20