Nêutron

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O nêutron é composto de um quark u e dois quarks d.


Um nêutron (português brasileiro) ou neutrão (português europeu) é um bárion eletricamente neutro. Formado por dois quarks down e um quark up, forma o núcleo atômico juntamente com o próton e, uma vez fora deste, é instável e tem uma vida média de cerca de 15 minutos, emitindo um eletrón e um antineutrino,convertendo-se em um próton.

Foi descoberto pelo físico inglês James Chadwick em 1932, que recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1935 por essa descoberta.[1]

Para saber a quantidade de nêutrons que um átomo possui, basta fazer a subtração entre o número de massa (A) e o número atómico (Z).

A História do Nêutron[editar | editar código-fonte]

Hoje sabemos que o nêutron não é uma partícula elementar, mas quando foi descoberto ele assim era considerado. Sabemos que partículas de mesma carga se repelem por causa da repulsão elétrica, desta forma não seria possível um núcleo atômico ser estável contendo apenas prótons, fazendo-se necessário uma partícula neutra que estivesse presente no núcleo dos átomos para dar essa estabilidade.[2]

Cientistas passaram a buscar essa partícula neutra do núcleo. Por volta de 1920, Ernest Rutherford e também outros físicos sugeriam uma partícula eletricamente neutra formada por um próton e um elétron. Dessa maneira obteríamos uma carga nula, ou seja, é como se somássemos -1 e +1. Eles previam também uma massa muito próxima à do próton. Para essa nova partícula que foi prevista deram o nome de nêutron, no entanto essa teoria não deu muito certo: a mecânica quântica oferecia muitos argumentos que contrariavam essa suposição do nêutron, como por exemplo o Princípio da incerteza de Heisenberg[2] . Esse princípio nos diz que a incerteza de uma medida é inevitável, ou seja, é impossível medir a velocidade de uma partícula e sua posição ao mesmo tempo sem que essa mesma partícula sofra influência do instrumento de medição.[3]

Segundo este princípio, seria impossível que um elétron ficasse preso em um espaço tão pequeno quanto o núcleo atômico: o elétron possuiria uma velocidade tão grande que escaparia do núcleo. A ideia do nêutron foi muito boa pois com ele podemos explicar os isótopos de um elemento químico, além da estabilidade atômica. No entanto, por ser eletricamente neutro, o nêutron tornou-se extremamente difícil de se observar.[2]

Em 1928, Walter Bothe e Herbert Becker, em uma experiência usando polônio como fonte de partícula alfa, observaram o nêutron sem se dar conta.[2] Ambos observaram uma radiação neutra penetrante, mas pensaram ser raios X. Foi então que, em 1932, o físico James Chadwick refez uma experiência de Frédéric Joliot-Curie e Irène Joliot-Curie e percebeu que eles haviam observado uma versão neutra do próton[2] . Três anos mais tarde recebeu o Prémio Nobel de Física[4] .

Atualmente sabemos que o nêutron é necessário para a estabilidade de quase todos os núcleos atômicos (a única exceção é o hidrogênio), já que a força nuclear forte faz com que seja atraído por elétrons e prótons, mas não seja repelido por nenhum, como acontece com os prótons, que se atraem nuclearmente mas se repelem eletrostaticamente.

O Decaimento Beta ( \beta^-)[editar | editar código-fonte]

A interação fraca é uma das quatro forças fundamentais da natureza que é responsável, entre outros processos, pelo decaimento betanuclear. Um desses decaimentos está intimamente ligado com o nêutron: o \beta^-. A emissão de uma partícula \beta^- faz com que um nêutron se torne um próton ( p^+), um elétron( e^-) e um antineutrino ( \overline{\upsilon}). Realmente, quando se liberta um nêutron do núcleo atômico o mesmo decai em um intervalo de tempo aproximado de 15 minutos[5] .

Para o processo geral da desintegração \beta^- podemos escrever como: \mathrm{n}\rightarrow\mathrm{p}+\mathrm{e}^-+ \overline{\upsilon}

Se não fosse o antineutrino não haveria conservação do momento angular. Para que houvesse essa conservação, Pauli que postulou em 1931 a existência de uma partícula que foi nomeada por Fermi de neutrino, o pequeno nêutron. Esta partícula deveria ter: carga nula; spin igual a  \frac{1}{2}; massa igual ou muito próxima de 0.[6]

O neutrino e sua antipartícula, o antineutrino, possuem carga e massa igual a zero (ou muito próximo disso) e então não produzem praticamente nenhum efeito observável quando estes passam através matéria. Essas partículas só vieram a ser descobertas em 1953 por Frederick Reines e Clyde Cowan, foi quando detectou-se essas partículas diretamente pela primeira vez. O antineutrino que é emitido pelo decaimento  \beta^- é chamado  \overline{\upsilon_e}[5] .

Geralmente, o decaimento da partícula beta ocorre com nuclídeos onde existem mais nêutrons do que prótons e, portanto, não há estabilidade. No decaimento  \beta^- o número de nêutrons diminui em 1, já o número de Prótons cresce em 1. Deste modo, o número de massa atômica (A) não varia.[5] .

A antipartícula do Nêutron[editar | editar código-fonte]

Sabemos que o nêutron, por ser eletricamente neutro, não é auto conjugado de carga. Tanto Nêutron e Antinêutron possuem a mesma massa e nenhuma carga elétrica, mas podemos distingui-los por outros números quânticos[2] . Além disso, o antinêutron é composto por antiquarks. Particularmente o antinêutron é composto por dois antiquarks down e um antiquark up.

Propriedades[editar | editar código-fonte]

  • Massa: mn = 1,675x10−27 kg (1,0087086660945540101555981535467... u)
  • Vida média: tn = 886,7 ± 1,9 s
  • Momento magnético: mn = -1,9130427 ± 0,0000005 mN
  • Carga: qn = (-0,4 ± 1,1) x 10−21 e (teoricamente nula)

Ver também[editar | editar código-fonte]

Referências

  1. "The Nobel Prize in Physics 1935" (em inglês). Nobelprize.org. Consultado em 17 de junho de 2014. 
  2. a b c d e f Batoni Abdalla, Maria Cristina. O Discreto Charme das Partículas Elementares. São Paulo: UNESP, 2006. p. 61-66. ISBN 85-7139-641-8
  3. Beiser, Arthur. Conceitos de Física Moderna. São Paulo: Polígono, 1969. p. 85 - 93.
  4. "The Nobel Prize in Physics 1935" (em inglês). Nobelprize.org. Consultado em 12 de Setembro de 2015. 
  5. a b c Young e Freedman, Hugh, Roger. Física IV Ótica e Física Moderna. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2009. p. 337. ISBN 978-85-88639-35-5
  6. Chung, K.C.. Introdução à Física Nuclear. Rio de Janeiro: EdUERJ, 2001. p. 207. ISBN 85-7511-015-2

Ligações externas[editar | editar código-fonte]