Structure moléculaire.
Atomes, les électrons, les neutrons et les protons

Neutron

Neutron

Un neutron est une particule subatomique qui fait partie de l'atome (avec le proton et l'électron). Les neutrons et les protons forment le noyau atomique. Les neutrons n'ont pas de charge électrique nette, contrairement au proton qui a une charge électrique positive.

La différence de nombre de neutrons dans le noyau d'un atome n'implique pas la variation de la nature de l'atome lui-même, mais elle détermine l'isotope auquel il appartient.

Dans l'énergie nucléaire, le concept «enrichissement en uranium» fait référence à la modification du nombre de neutrons dans le noyau de l'atome afin d'obtenir un autre atome d'uranium plus instable. Cette modification implique donc un changement isotopique.

Étant donné que les protons et les neutrons se comportent de manière similaire dans le noyau et que chacun d'eux a une masse d'environ une unité de masse atomique, les deux sont appelés nucléons. Ses propriétés et interactions sont décrites par la physique nucléaire.

Neutrons et fission nucléaire

Les réacteurs de fission nucléaires sont des réacteurs fonctionnant à l'énergie nucléaire générée par des réactions de fission nucléaire.

Pour générer une réaction de fission nucléaire, le noyau d'un atome de combustible nucléaire (normalement de l'uranium ou du plutonium: en particulier les isotopes d'uranium 235 et de plutonium 239) est bombardé d'un neutron. Le choc du neutron avec le noyau atomique est suffisant pour qu'il se brise et se décompose en deux particules et deux ou trois neutrons libres. Ces neutrons libres peuvent à leur tour entrer en collision avec d'autres noyaux atomiques, générant ainsi une succession de réactions en chaîne nucléaires.

La vitesse à laquelle les neutrons se déplacent et la quantité de neutrons libres dans le cœur du réacteur nucléaire déterminent la puissance du réacteur de la centrale nucléaire. Afin de contrôler le nombre de réactions de fission par unité de temps, les centrales nucléaires disposent de mécanismes pour contrôler le nombre d'électrons libres. Certains de ces mécanismes de contrôle sont le modérateur de neutrons, le réflecteur, les barres de contrôle, etc.

Caractéristiques des neutrons

Le neutron est formé de trois quarks, un au-dessus et deux au-dessous.

Le neutron n'existe pas en dehors du noyau atomique. La durée de vie moyenne d'un neutron en dehors du noyau n'est que d'environ 885 secondes (15 minutes).

La masse d'un neutron ne peut pas être déterminée directement par spectrométrie de masse en raison du manque de charge électrique. Cependant, on peut en déduire que les masses d'un proton et d'un deutéron peuvent être mesurées avec un spectromètre de masse. Avec tout cela, nous savons que la masse d'un neutron est de 1,67492729 × 10 -27  kg. La masse du neutron est légèrement supérieure à celle du proton.

La charge électrique totale du neutron est égale à 0. Cette valeur zéro a été testée expérimentalement. La limite expérimentale obtenue dans la charge neutronique est tellement proche de zéro que, compte tenu des incertitudes expérimentales, elle est considérée comme nulle par rapport à la charge protonique. Par conséquent, le neutron est considéré comme ayant une charge nulle ou une charge nulle.

Le neutron est une particule 1/2 spin, c'est-à-dire un fermion. Pendant de nombreuses années après la découverte du neutron, son tour exact était ambigu. Bien qu'il ait été supposé être une particule de Dirac de spin 1/2, la possibilité que le neutron soit une particule de spin 3/2 persistait.

En tant que fermion, le neutron est soumis au principe d'exclusion de Pauli. Selon le principe d'exclusion de Pauli, deux neutrons ne peuvent pas avoir les mêmes nombres quantiques.

L'antineutron est l'antiparticule du neutron. L'antineutron a été découvert par Bruce Cork en 1956, un an après la découverte de l'antiproton.

Découverte de neutrons

La première indication de l'existence du neutron s'est produite en 1930, lorsque Walther Bothe et Becker, H. ont constaté que, lorsque le rayonnement alpha tombait sur des éléments tels que le lithium et le bore, une nouvelle forme de rayonnement était émise.

Initialement, on pensait que ce rayonnement était un type de rayonnement gamma, mais il était plus pénétrant que tout autre rayonnement gamma connu. Les travaux d'Irene Joliot-Curie et de Joliot Frederic en 1932, bien qu'ils ne réfutent pas l'hypothèse du rayonnement gamma, ne le supportent pas bien.

En 1932, James Chadwick a montré que ces résultats ne pouvaient pas être expliqués par les rayons gamma et a proposé une autre explication des particules sans charge de la même taille qu'un proton. Chadwick a pu vérifier expérimentalement cette hypothèse et démontrer ainsi l'existence du neutron.

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Dernier examen: 19 mars 2019

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