중성자 - 개념, 역사, 기능, 용도 및 특성

중성자가 무엇인지, 어떻게 발견되었는지, 그 기능과 특성에 대해 설명합니다. 또한, 핵분열이란 무엇이고 어떤 용도로 사용되나요?

중성자는 원자에 안정성을 제공하는 아원자 입자입니다.

중성자란 무엇입니까?

중성자는  일부 원자의 핵에 존재하고 중성 전하를 부여받는 일종의  아원자 입자 ( 물질  의  원자를  구성하는 입자 )입니다 . 우주 의 모든 원자는  중성자, 양성자  (양전하),  전자  (음전하)  로 구성되어 있습니다  .

중성자는  양성자와 함께 원자핵  (수소 제외)에서 발견됩니다. 그것들은 강한 핵력에 의해 결합되어 있는 반면, 고전적인 원자 모델에서 전자는 서로 다른  궤도를 따라 춤을 춥니다 . 이러한 이유로 양성자와 중성자를  핵 자라고 합니다 .

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중성자의 발견

제임스 채드윅은 중성자의 존재를 실험적으로 확인했습니다.

중성자가 발견되기 전에는 원자의 질량 과 전하 에 관한 미스터리가 있었습니다 . 특히 전자가 원자핵 에 있을 수 없지만 핵 질량이 양성자의 전체 질량과 정확히 일치하지 않는다는 것이 분명해졌을 때 더욱 그렇습니다 .

따라서 양성자를 발견한 독일의 물리학자 어니스트 러더퍼드는 1920년에 중성자의 존재 , 즉 전하를 변형시키지 않고 원자에 질량을 제공하는 입자의 필요성을 제안했습니다 .

몇 년 후, 1935년 노벨 물리학상 을 수상한 영국의 물리학자 제임스 채드윅(James Chadwick)이 1932년에 중성자를 발견했습니다 . 파라핀이나 기타 수소가 풍부한 화합물을 공격하여 얻은 방사선에 대한 다양한 경험과 연구 덕분에 채드윅은 물리적 예측이 관찰된 현상과 일치하지 않는다는 것을 입증했습니다.

즉, 얻은 방사선은 양성자와 유사한 입자에서 나왔지만 전하를 갖지 않았다는 의미입니다. 그것은 중성자의 공식적인 발견으로 이어진 첫 번째 경험이었습니다.

중성자의 성질

중성자는  양성자와 비슷한 질량을 가지지 만 약간 더 크므로(1.00137배) 전자의 질량(1838.5배)보다 훨씬 큽니다. 양성자와 마찬가지로 쿼크 라고 불리는 기본 입자로 구성됩니다  . 중성자는 두 개의 " 다운 " 쿼크와 하나의 " 업 " 쿼크를 가지고 있습니다. 이 쿼크의 전하량의 합은 0입니다.

중성자는 원자핵에서 발견되면 안정적이지만, 자유 상태인 외부에서 발견되면 양성자, 전자, 전자 반중성미자로 붕괴되기 전까지 879.4초의 반감기를 갖습니다. 이는 자유 중성자의 농도가 높은 원자력 발전소 내부에서 자주 발생하는 현상입니다.

중성자의 기능

무엇보다도 중성자는 원자력 에너지를 생성하는 데 사용됩니다.

중성자는  원자핵 내에서 안정화 기능을 수행합니다. 만일 그들이 거기에 없다면 양성자들은 서로 밀어낼 것입니다. 중성자는 존재함으로써 핵에 양성자와 중성자를 유지하는 강력한 핵력을 통해 이러한 반발력을 보상합니다.

그러나 자유 중성자는  인간 에게 편리한 다른 유형의 기능에 사용될 수 있습니다 . 예를 들어,  제어된 방출을 통해 재료의 침투 및 시각화에 사용됩니다 .

그들은 또한 핵분열, 즉 자유 중성자로 원자핵을 폭격하여 원자핵을 파괴하여 엄청난 양의  에너지를 방출하는 반응을 일으키는 데 사용됩니다 . 물론 이것은 중성자의 통제되지 않은 방출로 인해  생명체의  기본  단백질 구조가 손상될 수 있기 때문에 많은 위험 을 수반합니다 .

핵분열

핵분열은  원자 붕괴의 한 형태이며 , 특히 우라늄(U)과 그 안정 동위원소와 같은 무거운 물질의 원자입니다.

이 절차는  예를 들어 더 일반적으로 우라늄의 핵에 빠른 중성자를 충돌시키는 것으로 구성되어 있으며 , 이로 인해 분열 및  에너지 방출이 발생 하고 새로운 자유 중성자와 함께 높은 사용 가능한 에너지 수준을 생성할 수 있는 연쇄 반응이 발생합니다.

이 반응이 통제된 환경에서 발생하면 원자력 발전소 내부에서 발생하는 것처럼 터빈을 통해 전기를 생성하고 인간이 사용할 수 있도록 하는 데 사용할 수 있습니다 . 원자력은 상대적으로 안전 하고 수익성이 높지만 독성(방사성) 원소를 적게 생산하기 때문에 특정 위험을  수반합니다 .

반대로, 이 반응이 통제되지 않은 방식으로 일어날 때, 우리는 미국 정부 가 일본에 투하한 것과 마찬가지로 인간이 상상할 수 있는 가장 파괴적인 전쟁 발명품 중 하나인 원자폭탄 의 존재에 직면하게 됩니다 . 제2차 세계 대전 당시의 히로시마와 나가사키의 도시 .

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