تعريف الجسيم الذي له كتلة مساوية للعدد الذري ومتعادل كهربائياً

تعريف الجسيم الذي له كتلة مساوية للعدد الذري ومتعادل كهربائياً

في نظرية الفيزياء الكمومية، يُعرف الجسيم الذي له كتلة مساوية للعدد الذري ومتعادل كهربائياً بأنه النيوترون. النيوترون هو واحد من ثلاثة مكونات أساسية للذرة جنباً إلى جنب مع البروتون والإلكترون. كما يدل اسمه، النيوترون متعادل كهربائيًا. يتكون النيوترون من ثلاثة كواركات: واحدة من النوع “أب” -الذي يحتوي على شحنة +2/3- واثنتين من النوع “أسفل” -اللواتي يحتويان على شحنة -1/3 كل-. مجتمعة، تقدم هذه الكواركات شحنة متعادلة.

الدور الأساسي للنيوترون في الذرة

النيوترونات لها دور محوري في بناء الذرة. إلى جانب البروتونات، يتم تأليف النواة الذرية من النيوترونات. عدد البروتونات في النواة (العدد الذري) يحدد العنصر الكيميائي للذرة، بينما الكتلة الذرية تقاس بالجمع بين عدد البروتونات والنيوترونات. النيوترونات تساهم أيضا في استقرار الذرة؛ حيث يساعد وجود نيوترونات زائدة في تثبيت النواة الذرية ضد التفكك.

إنتاج النيوترونات والنيوترونات الحرة

تتكون النيوترونات بشكل طبيعي في النجوم أثناء عملية الاندماج النووي، حيث يتحد الهيدروجين لتكوين الهيليوم وتحرر النيوترونات في العملية. على الأرض، يتم إنتاج النيوترونات في المفاعلات النووية ومن خلال تحطم الجسيمات الفرعية.

النيوترونات الحرة، التي هي ببساطة النيوترونات التي ليست جزءًا من نواة ذرية، لها القدرة على الوجود المستقل، لكنها تُفكك في نهاية المطاف بنفسها. تعرف هذه العملية بالتفكك النيوتروني، وهي تعتبر وسيلة هامة لدراسة الظواهر الفيزيائية.

النيوترونات في البحث العلمي والتقنيات الحديثة

النيوترونات لها العديد من التطبيقات في العلوم والتكنولوجيا. مثلا، يمكن استخدامها في تقنية التصوير بالنيوترونات للكشف عن الهياكل الداخلية للأجسام. التقنيات الحديثة للطاقة النووية تعتمد أيضًا على النيوترونات، حيث يمكن استغلالها في توليد طاقة نووية سلمية، واستخدمت كذلك قديمًا في تصميم الأسلحة النووية.

في مجال البحوث العلمية، النيوترونات مفيدة أيضًا في دراسة الهيكل والديناميكا الداخلية للمواد. من خلال التجارب مع المبعثرة النيوترونية، يمكن للعلماء فحص الجسيمات على مستوى الذرات والجزيئات، مما يساعد في فهم خصائص المواد وكيفية تفاعلها.

التأثير البيئي والصحي للنيوترونات

على الرغم من أهمية النيوترونات في العديد من التطبيقات العلمية والتكنولوجية، إلا أن التعرض الزائد للنيوترونات قد يكون ذو آثار سلبية. كما هو الحال مع أي نوع من الإشعاع، يمكن أن يسبب التعرض المفرط للنيوترونات تلفًا في الأنسجة الحية والخلايا. لذا، من الضروري أن تكون هناك تدابير وقائية معينة عند التعامل مع المصادر النيوترونية او الأجهزة التي تنتج النيوترونات.