Свободный нейтрон

Свобо́дный нейтро́н — нейтрон, существующий вне атомного ядра.

Свободный нейтрон бета-радиоактивен с периодом полураспада около 10 минут (608,9 ± 0,3 секунды), что соответствует характерному времени жизни около 15 минут (878,4 ± 0,5 секунды). Однако, попав в вещество, свободные нейтроны охотно поглощаются ядрами атомов. Скорость поглощения зависит от энергии (скорости движения) нейтрона и сечения захвата, специфичного для каждого изотопа, поглощающего нейтроны. Так, тепловые нейтроны, имеющие среднюю скорость 2200 м/с (температура около 300 K), в воде захватываются протонами в среднем через 230 мкс. Свободные нейтроны очень низких энергий (так называемые «ультрахолодные нейтроны») можно хранить в специальных сосудах в вакууме до их естественного распада, поскольку они испытывают полное внутреннее отражение от стенок сосуда.

В больших количествах свободные нейтроны получают в цепной ядерной реакции деления в ядерном реакторе. Существуют также специальные источники свободных нейтронов.

Свободный нейтрон иногда рассматривают как один из изотопов элемента с нулевым атомным номером в таблице Менделеева — нейтрония.

На околосветовых скоростях (например в космических лучах) свободные нейтроны существуют дольше из-за релятивистского замедления времени. Так, при скорости $v=(1-10^{-6})c$ время жизни в лабораторной системе отсчёта увеличивается в $\gamma =1/{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}\approx 700$ раз и составляет порядка недели.

См. также

• Бета-распад нейтрона
• Нейтронное излучение

Литература

• Лущиков В. И. Ультрахолодные нейтроны // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия (т. 1—2); Большая Российская энциклопедия (т. 3—5), 1988—1999. — ISBN 5-85270-034-7.
• Шапиро Ф. Л. Собрание трудов. Физика нейтронов. Нейтронные исследования (рус.). — 2-е изд. — М.: Наука, 2015. — 384 с. — ISBN 978-5-02-039085-0.
• Игнатович В. К. Физика ультрахолодных нейтронов (рус.). — М.: Наука, 1986.