Neytron fizikasi

1 neytron radiusi

Elementar zarrachalarning maydon nazariyasi elementar zarrachaning radiusini (r) markazdan maksimal massa zichligiga erishilgan nuqtagacha bo'lgan masofa sifatida belgilaydi.

Neytron uchun bu 3,3518 ∙ 10 -16 m bo'ladi.Buning uchun biz elektromagnit maydon qatlamining qalinligi 1,0978 ∙ 10 -16 m ni qo'shishimiz kerak.

Keyin biz 4,4496 ∙ 10 -16 m ni olamiz.Shunday qilib, neytronning tashqi chegarasi markazdan 4,4496 ∙ 10 -16 m dan ortiq masofada joylashgan bo'lishi kerak. radiusga teng proton va bu ajablanarli emas. Elementar zarrachaning radiusi aniqlanadi kvant soni L va qolgan massaning qiymati. Ikkala zarrachada ham bir xil L va M L kvant sonlari mavjud, qolgan massalar esa bir oz farq qiladi.

2 Neytronning magnit momenti

Kvant nazariyasidan farqli o'laroq, elementar zarrachalarning maydon nazariyasi elementar zarrachalarning magnit maydonlari elektr zaryadlarining spin aylanishidan hosil bo'lmaydi, balki elektromagnit maydonning doimiy komponenti sifatida doimiy elektr maydoni bilan bir vaqtda mavjud bo'ladi. Shuning uchun kvant soni L>0 bo'lgan barcha elementar zarralar magnit maydonga ega.
Elementar zarrachalarning maydon nazariyasi neytronning magnit momentini anomal deb hisoblamaydi - uning qiymati kvant sonlari to'plami bilan aniqlanadi. kvant mexanikasi elementar zarrachada ishlaydi.
Shunday qilib, neytronning magnit momentini oqim hosil qiladi:

• 
  (0) magnit moment bilan -1 eħ/m 0n c
  

Keyinchalik, biz uni neytronning o'zgaruvchan elektromagnit maydoni energiyasining 100 foizga bo'lingan foiziga ko'paytiramiz va uni yadro magnitlariga aylantiramiz. Shu bilan birga, yadro magnitonlari neytronning massasini (m 0n) emas, balki protonning massasini (m 0p) hisobga olishini unutmaslik kerak, shuning uchun olingan natija m 0p / nisbatiga ko'paytirilishi kerak. m 0n. Natijada biz 1,91304 ni olamiz.

3 Neytron elektr maydoni

Nol elektr zaryadiga qaramay, elementar zarralarning maydon nazariyasiga ko'ra, neytron doimiy elektr maydoniga ega bo'lishi kerak. Neytronni tashkil etuvchi elektromagnit maydon doimiy komponentga ega va shuning uchun neytron doimiy magnit maydon va doimiy elektr maydonga ega bo'lishi kerak. Chunki elektr zaryadi nol u holda doimiy elektr maydoni dipol bo'ladi. Ya'ni, neytron teng kattalikdagi va qarama-qarshi ishorali ikkita taqsimlangan parallel elektr zaryadlari maydoniga o'xshash doimiy elektr maydoniga ega bo'lishi kerak. Katta masofalarda neytronning elektr maydoni ikkala zaryad belgisi maydonlarining o'zaro kompensatsiyasi tufayli deyarli sezilmas bo'ladi. Ammo neytron radiusi tartibidagi masofalarda bu maydon o'xshash o'lchamdagi boshqa elementar zarralar bilan o'zaro ta'sirga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu birinchi navbatda neytronning proton bilan va neytronning neytron bilan atom yadrolaridagi o'zaro ta'siriga tegishli. Neytron - neytron o'zaro ta'siri uchun bu aylanishlarning bir xil yo'nalishi bo'lgan itaruvchi kuchlar va aylanishlarning teskari yo'nalishi bo'lgan jozibali kuchlar bo'ladi. Neytron - proton o'zaro ta'siri uchun kuchning belgisi nafaqat spinlarning yo'nalishiga, balki neytron va protonning elektromagnit maydonlarining aylanish tekisliklari orasidagi siljishiga ham bog'liq.
Demak, neytron o'rtacha radiusli ikkita taqsimlangan parallel simmetrik halqa elektr zaryadining (+0,75e va -0,75e) dipol elektr maydoniga ega bo'lishi kerak.  masofada joylashgan 
Neytronning elektr dipol momenti (elementar zarrachalarning maydon nazariyasiga ko'ra) quyidagilarga teng:

Bu yerda ħ - Plank doimiysi, L - elementar zarralar maydoni nazariyasidagi asosiy kvant soni, e - elementar elektr zaryad, m 0 - neytronning tinch massasi, m 0~ - ichiga o'ralgan neytronning qolgan massasi. o'zgaruvchan elektromagnit maydon, c - yorug'lik tezligi, P - elektr dipol moment vektori (neytron tekisligiga perpendikulyar, zarracha markazidan o'tadi va musbat elektr zaryadi tomon yo'naltirilgan), s - zaryadlar orasidagi o'rtacha masofa, qayta - elektr elementar zarrachaning radiusi.
Ko'rib turganingizdek, elektr zaryadlari neytrondagi taxmin qilingan kvarklarning zaryadlariga (+2/3e=+0,666e va -2/3e=-0,666e) kattaligi bo'yicha yaqin, ammo kvarklardan farqli o'laroq, tabiatda elektromagnit maydonlar mavjud. , va doimiyning shunga o'xshash tuzilishi har qanday neytral elementar zarracha spinning kattaligidan qat'i nazar, elektr maydoniga ega va... .
Neytron elektr dipol maydonining (A) nuqtasida (yaqin zonada taxminan 10s > r > s), SI tizimidagi potensiali:

bu yerda th - dipol moment vektori orasidagi burchak P va kuzatish nuqtasiga yo'nalish A, r 0 - normalizatsiya parametri r 0 =0,8568Lħ/(m 0~ c), e 0 - elektr doimiysi, r - o'qdan masofa (o'zgaruvchan elektromagnit maydonning aylanishi) elementar zarracha A kuzatish nuqtasiga, h - zarracha tekisligidan (uning markazidan o'tuvchi) A kuzatish nuqtasigacha bo'lgan masofa, u neytral elementar zarrachadagi elektr zaryadining o'rtacha balandligi (0,5 s ga teng) , |...| sonning moduli, P n - vektorning kattaligi P n. (CGS tizimida multiplikator yo'q.)

Neytron elektr dipol maydonining E kuchi (yaqin zonada 10s > r > s taxminan), SI tizimida:

qayerda n=r/|r| - dipol markazidan kuzatuv nuqtasi (A) yo'nalishidagi birlik vektor, nuqta (∙) ni bildiradi. skalyar mahsulot, qalin tipli vektorlar. (CGS tizimida multiplikator yo'q.)

Neytronning elektr dipol maydon kuchining komponentlari (yaqin zonada taxminan 10s>r>s) uzunlamasına (| |) (dipoldan berilgan nuqtaga chizilgan radius vektori bo'ylab) va ko'ndalang (_|_) bo'ladi. SI tizimida:
Bu erda th - dipol moment vektorining yo'nalishi orasidagi burchak P n va kuzatuv nuqtasiga radius vektori (CGS tizimida multiplikator yo'q).
Elektr maydon kuchining uchinchi komponenti dipol moment vektori yotadigan tekislikka ortogonaldir. P Neytron va radius vektorining n, - har doim nolga teng.
Neytronning (n) elektr dipol maydonining boshqa neytral elementar zarrachaning (2) elektr dipol maydoni bilan uzoq zonadagi (r>>s) nuqtadagi (A) o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi U. SI tizimi:

bu yerda th n2 - elektr dipol momentlari vektorlari orasidagi burchak P n va P 2 , th n - dipol elektr moment vektori orasidagi burchak P n va vektor r, th 2 - dipol elektr momentining vektori orasidagi burchak P 2 va vektor r, r- dipol elektr momentining markazidan p n dipol elektr momentining markaziga vektor p 2 (kuzatish nuqtasi A ga). (CGS tizimida multiplikator yo'q)

Oddiylashtirish parametri r 0 E qiymatining klassik elektrodinamika va yaqin zonada integral hisobi yordamida hisoblanganidan og'ishini kamaytirish uchun kiritilgan. Normalizatsiya neytron tekisligiga parallel tekislikda yotgan, neytron markazidan uzoqda (zarracha tekisligida) masofada joylashgan va h=ħ/2m 0~ c balandlik siljishi bilan sodir bo'ladi, bu yerda m 0~ oʻzgaruvchan elektromagnit maydonga oʻralgan massa qiymati, tinch turgan neytron (neytron uchun m 0~ = 0,95784 m. Har bir tenglama uchun r 0 parametri mustaqil ravishda hisoblanadi. Taxminiy qiymat sifatida siz maydon radiusi:

Yuqoridagilardan kelib chiqadiki, neytronning elektr dipol maydoni (uning tabiatda mavjudligi, XX asr fizikasi ham bilmagan) klassik elektrodinamika qonunlariga ko'ra, zaryadlangan elementar zarralar bilan o'zaro ta'sir qiladi. 4 Neytronning tinch massasi

Klassik elektrodinamika va Eynshteyn formulasiga ko'ra, neytron bilan birga kvant soni L>0 bo'lgan elementar zarralarning qolgan massasi ularning elektromagnit maydonlarining energiya ekvivalenti sifatida aniqlanadi:

elementar zarrachaning butun elektromagnit maydonida aniq integral olinadi, E - elektr maydon kuchi, H - magnit maydon kuchi. Bu erda elektromagnit maydonning barcha komponentlari hisobga olinadi: doimiy elektr maydoni (neytron mavjud), doimiy magnit maydon, o'zgaruvchan elektromagnit maydon. Elementar zarrachalarning tortishish maydonining tenglamalari olingan fizika uchun bu kichik, ammo juda sig'imli formula bir nechta ajoyib "nazariya" ni yo'q qiladi - shuning uchun ularning ba'zi mualliflari undan nafratlanishadi.
Yuqoridagi formuladan kelib chiqqan holda, neytronning qolgan massasining qiymati neytron joylashgan sharoitga bog'liq. Shunday qilib, neytronni doimiy tashqi elektr maydoniga (masalan, atom yadrosi) joylashtirish orqali biz E 2 ga ta'sir qilamiz, bu neytronning massasiga va uning barqarorligiga ta'sir qiladi. Neytron doimiy magnit maydonga joylashtirilganda ham xuddi shunday holat yuzaga keladi. Shuning uchun atom yadrosi ichidagi neytronning ayrim xossalari maydonlardan uzoqda vakuumdagi erkin neytronning bir xil xossalaridan farq qiladi.