Dalamfizik,neutron (Jawi: نيوترون) merupakanzarah subatom yang tidak mempunyai cas elektrik berjisim 939.573 MeV/c² (1.6749 × 10-27 kg). Putaran neutron adalah ½. Anti-zarahnya dikenali sebagaiantineutron. Secara kolektif, neutron danproton adalahnukleon. Semua nukleus atom terdiri daripada neutron dan proton, kecuali satuisotophidrogen bernamaprotium yang hanya mengandungi satu proton.
Neutron tunggal berjisim sebanyak 939,565,413.3 eV/c2 atau 1.674927471×10−27 kg atau 1.00866491588u. Neutron memiliki jejari ganda dua purata sebanyak 0.8×10−15 m atau 0.8 fm. Nilai spin neutron ialah +½. Neutron tidak memiliki sebarang cas elektrik yang boleh diukur. Neutron mempunyai momen magnet dan oleh itu, terpengaruh dengan medan magnet, dan momen magnet neutron adalah negatif kerana orientasi momen magnet adalah bertentangan dengan spin neutron.[4]
Suatu neutron bebas adalah tidak stabil, dengan jangka hayat selama kurang daripada 15 minit. Neutron yang bebas mereput menjadiproton,elektron danantineutrino, yaknipereputan beta. Neutron atau proton yang terikat dalam nukleus adalah stabil atau tidak stabil, bergantung dengan nuklida. Pereputan beta dikawal olehdaya nukleus lemah, dan memerlukan pancaran atau penyerapan elektron dan neutrino, atau versi antizarah bagi zarah-zarah itu.
Neutron dikelaskan sebagai zarahhadron kerana zarah ini terhasil daripada gabungan kuark. Selain itu, neutron juga dikelaskan sebagai zarahbarion kerana terdiri daripada tiga kuark valens.[5] Sebuah neutron memiliki duakuark turun dengan cas −1⁄3e dan satukuark naik dengan cas +2⁄3e. Kuark-kuark dalam neutron terikat olehdaya nukleus kuat yang dikawal olehgluon.[6]
Perkataanneutron terbit daripada kata dasarLatin,neutralis (neutral) yang ditambah dengan akhiran Yunani-on, dan dicadang oleh pengasas teori neutron,Ernest Rutherford pada awal abad ke-20.[7][8] Namun begitu, perkataan ini telah digunakan dalam bidang fizik atom sejak 1899.[9]
Pada 1920,Ernest Rutherford mencadangkan teori bahawa nukleus atom terdiri daripada proton serta zarah-zarah bercas neutral, yang disangka beliau sebagai suatu gabungan antaraproton dengan elektron.[10] Elektron pada asalnya dikatakan wujud di nukleus keranapereputan beta melibatkan pancaran elektron dari nukleus.
Sepanjang 1920-an, para ahli fizik menyangka bahawa nukleus terdiri daripada proton dan elektron yang terikat pada nukleus,[11][12] tetapi teori ini bermasalah, khususnya daripada aspekmekanik kuantum. Konsep nukleus proton-elektron sukar disesuaikan mengikutprinsip ketidaktentuan Heisenberg.[13] Penemuanparadoks Klein olehOskar Klein pada 1928 melanjutkan halangan teori ini menurut teori kuantum.[14]
Pemerhatian terhadap atom dan molekul tidak mendatangkan nilaispin yang dijangka daripada hipotesis ini. Proton dan elektron memiliki spin sebanyak ½ħ. Isotop-isotop unsur sama boleh memiliki nilai spin integer atau pecahan, dan oleh itu, spin neutron sepatutnya bernilai pecahan, ½ħ. Namun begitu, tiada cara untuk menyusun atur elektron dan proton (yang sepatutnya bergabung untuk membentuk neutron) untuk mendapatkan nilai pecahan spin neutron.
Pada 1931,Walther Bothe danHerbert Becker mendapati bahawa apabilasinaran alfa daripadapolonium mengenaiberilium,boron ataulitium, suatu sinaran aneh terhasil. Sinaran ini tidak terkesan oleh medan elektrik dan oleh itu, mereka menyangka ini ialahsinaran gama.[15] Pada tahun berikutnya,Irène Joliot-Curie danFrédéric Joliot-Curie di Paris menunjukkan bahawa apabila "sinaran gama" mengenaiparafin atau sebarang sebatian dengan atom hidrogen, proton bertenaga tinggi terpancar, tetapi Rutherford danJames Chadwick di Cambridge tidak setuju dengan tafsiran ini.[16] James Chadwick melakukan beberapa uji kaji yang menunjukkan bahawa sinaran itu terdiri daripada zarah-zarah tidak bercas.[17][18] Oleh itu, beliau menemui neutron dan memenangiHadiah Nobel dalam Fizik pada 1935.
Model nukleus atom proton-neutron diterbitkan sejurus selepas penemuan ini oleh para ahli fizik. Model ini berjaya menyelesaikan masalah nilai spin pada nukleus. Perihal sinaran beta dihuraikan olehEnrico Fermi pada 1934 melalui konsep pereputan beta; neutron mereput menjadi proton lalu menghasilkan elektron danneutrino (masih belum dijumpai pada masa ini).[19] Pada 1935, Chadwick dan pelajarnya Maurice Goldhaber melaporkan ukuran nilai jisim neutron yang tepat yang terawal.[20][21]
Jisim neutron tidak boleh diukur secara terus melaluispektrometri jisim kerana neutron bercas neutral. Namun, jisim proton dan deuteron (nukleusdeuterium) boleh diukur dengan kaedah ini, dan oleh itu, jisim neutron boleh ditentukan dengan menolak nilai jisim deuteron,, dengan nilai jisim proton,, dengan hasil tolak ialah nilai jisim neutron dengan tenaga pengikat deuterium (diwakili oleh tenaga terpancar nilai positif). Tenaga ini boleh diukur secara terus dengan mengukur tenaga foton gama 0.7822 MeV yang terpancar apabila proton menangkap neutron,, serta tenaga kinetik sentakan deuteron (kira-kira 0.06% nilai tenaga),. Secara keseluruhan, pengiraan nilai jisim neutron mengikut kaedah ini boleh dirumuskan dengan persamaan berikut:Nilai tenaga sinar gama boleh diukur dengan ketepatan yang tinggi melalui kaedah pembiasan sinar-X. Melalui cara ini, setakat pengiraan terbaik (pada 1986), nilai jisim neutron ialah 1.008644904(14) u.[22]
Nilai cas elektrik neutron ialah 0e. Nilai sifar ini telah diuji melalui eksperimen, dengan had eksperimen bagi cas neutron terkini ialah −2(8)×10−22e atau −3(13) × 10−41 C.[23] Nilai ini konsisten dengan sifar apabila ketidaktentuan (angka dalam kurungan) diambil kira.
Neutron banyak berperanan dalam pelbagai tindak balas neutron.Penangkapan neutron biasanya membawa kepada pengaktifan neutron lalu menghasilkan keradioaktifan.Pembelahan nuklear seperti yang berlaku pada uranium-235 dan plutonium-239 berlaku disebabkan oleh penyerapan neutron oleh unsur-unsur itu.
Satu lagi kegunaan neutron ialah pengesanan nukleus ringan, khususnya atom hidrogen dalam molekul air. Apabila suatu neutron berkelajuan tinggi berlanggar dengan nukleus ringan, neutron akan hilang tenaga yang banyak. Suatu pemancar neutron boleh menentukan kandungan air dalam tanah dengan mengukur kadar kelajuan neutron yang terbias kembali dari nukleus hidrogen ke pemancar.
Terapi neutron pantas ialah sejenisradioterapi menggunakan pancaran neutron bertenaga tinggi, lazimnya melebihi 20 MeV untuk merawatsel barah. Sinaran neutron dapat memancarkan tenaga ke arah kawasan sel barah dengan kadar lebih tinggi daripada sinaran gama.[24]
Tomografi neutron ialah suatu kaedahtomografi yang boleh dilakukan untuk mendapat rajah tiga dimensi badan, tetapi tidak praktikal kerana sinaran neutron boleh menyebabkan kawasan sekitar menjadi radioaktif.
Pendedahan terhadap neutron bebas adalah berbahaya keranan tindak balas neutron dengan molekul pada badan boleh mengganggu molekul dan atom, serta menyebabkan tindak-tindak balas sampingan yang membawa kepada sinaran-sinaran lain seperti proton. Langkah-langkah keselamatan umum perlindungan sinaran tertakluk di sini, iaitu elakkan pendedahan, jauhkan diri daripada sumber, dan pastikan tempoh pendedahan adalah minimum.
^abcdefP.J. Mohr, B.N. Taylor, and D.B. Newell (2011), "The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants" (Web Version 6.0). This database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available:http://physics.nist.gov/constants [Thursday, 02-Jun-2011 21:00:12 EDT]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.
^Pauli, Wolfgang; Hermann, A.; Meyenn, K.v; Weisskopff, V.F (1985). "Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons".Wolfgang Pauli. Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences.6. m/s. 105–144.doi:10.1007/978-3-540-78801-0_3.ISBN978-3-540-13609-5.
^Hendry, John, penyunting (1984).Cambridge Physics in the Thirties. Bristol: Adam Hilger.ISBN978-0852747612.
