Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Neutrón

Neutrón

Un neutrón es una partícula subatómica que forma parte del átomo (junto con el protón y el electrón). Los neutrones y los protones forman el núcleo atómico. Los neutrones no tienen carga eléctrica neta, a diferencia del protón que tiene carga eléctrica positiva.

La diferencia del número de neutrones en el núcleo de un átomo no implica la variación de la naturaleza del propio átomo, pero sí que determina el isótopo al que forma parte.

En energía nuclear el concepto “enriquecimiento de uranio” se refiere a la alteración del número de neutrones del núcleo atómico par poder obtener otro átomo de uranio más inestable. Esta modificación implica, por lo tanto, un cambio de isótopo.

Como los protones y los neutrones se comportan de manera similar dentro del núcleo, y cada uno tiene una masa de aproximadamente una unidad de masa atómica, ambos se denominan nucleones. Sus propiedades e interacciones están descritas por la física nuclear.

Los neutrones y la fisión nuclear

Los reactores nucleares de fisión son los reactores que se alimentan de la energía nuclear generada a través de las reacciones de fisión nuclear.

Para generar una iniciar una reacción de fisión nuclear se bombardea el núcleo de un átomo del combustible nuclear (normalmente uranio o plutonio: concretamente los isótopos uranio-235 y el plutonio-239) con un neutrón. El choque del neutrón con el núcleo atómico es suficiente para que este se rompa y se descomponga en dos partículas y dos o tres neutrones libres. Estos neutrones libres, a su vez, podrán chocar contra otros núcleos atómicos generando así una sucesión de reacciones nucleares en cadena.

La velocidad con la que se muevan los neutrones y la cantidad de neutrones libres en el núcleo del reactor nuclear determinan la potencia del reactor de la central nuclear. Para poder controlar el número de reacciones de fisión por unidad de tiempo las centrales nucleares disponen de mecanismos para controlar el número de electrones libres. Algunos de estos mecanismos de control son el moderador de neutrones, el reflector, las barras de control, etc.

Características de los neutrones

El neutrón está formado por tres quarks, un quark arriba y dos quarks abajo.

El neutrón no existe fuera del núcleo atómico. La vida media de un neutrón fuera del núcleo es de únicamente unos 885 segundos (15 minutos).

La masa de un neutrón no puede determinarse directamente por espectrometría de masas debido a la falta de carga eléctrica. Sin embargo, se puede deducir dado que las masas de un protón y de un deuterón pueden medirse con un espectrómetro de masas. Con todo ello sabemos que la masa de un neutrón es de 1.67492729 × 10-27 kg. La masa del neutrón es ligeramente mayor que la del protón.

La carga eléctrica total del neutrón es 0. Este valor cero ha sido probado de forma experimental. El límite experimental obtenido en la carga del neutrón es tan cercano a cero que, dadas las incertidumbres experimentales, en comparación con la carga del protón se considera cero. Por lo tanto, se considera que el neutrón tiene una carga nula o carga cero.

El neutrón es una partícula 1/2 de espín, es decir, es un fermión. Durante muchos años después del descubrimiento del neutrón, su giro exacto fue ambiguo. Aunque se asumió que era una partícula de Dirac de espín 1/2, la posibilidad de que el neutrón fuera una partícula de 3/2 de espín persistió.

Como fermión, el neutrón está sujeto al principio de exclusión de Pauli. Según el principio de exclusión de Pauli dos neutrones no pueden tener los mismos números cuánticos.

El antineutrón es la antipartícula del neutrón. El antineutrón fue descubierto por Bruce Cork en 1956, un año después de que se descubriera el antiprotón.

Descubrimiento del neutrón

El primer indicio de la existencia del neutrón se produjo en 1930, cuando Walther Bothe y Becker, H. encontró que cuando la radiación alfa cayó sobre elementos como el litio y boro se emitió una nueva forma de radiación.

Inicialmente, esta radiación se creía que era un tipo de radiación gamma, pero era más penetrante que cualquier radiación gamma conocida. El trabajo realizado por Irene Joliot-Curie y Joliot Frederic en 1932, aunque no refuta la hipótesis de la radiación gamma, no lo soporta todo bien.

En 1932, James Chadwick demostró que estos resultados no podían ser explicados por los rayos gamma y propuso una explicación alternativa de partículas sin carga de aproximadamente el mismo tamaño que un protón. Chadwick fue capaz de verificar experimentalmente esta conjetura y así demostrar la existencia del neutrón.

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Última revisión: 19 de marzo de 2019