Techniklexikon

Neutron

Kernphysik, im freien Zustand instabiler elektrisch neutraler Kernbaustein aus der Familie der Baryonen mit der Ruhemasse m_n = 1,674 92 × 10^-27 kg (= 939 565 MeV / c²). Es trägt den Spin  und genügt daher der Fermi-Dirac-Statistik, zählt also zu den Fermionen und hat wegen seiner Unterstruktur ein magnetisches Moment von -1,913 042 75 m_K, wobei  das Kernmagneton ist. Das Neutron besteht aus einem up-Quark und zwei down-Quarks. Es hat einen Ladungsradius von 0,1 fm und ist also nur nach aussen hin elektrisch ungeladen. Im Innern befinden sich geladene Konstituenten, die auch magnetische Momente tragen. Der kleine Ladungsradius (Kernradius) weist darauf hin, dass sich die Ladungen der Konstituenten auch lokal im Innern des Neutrons fast vollständig kompensieren.

Nachdem das Neutron schon 1920 von E. Rutherford theoretisch vorhergesagt worden war, wurde es 1932 von J. Chadwick entdeckt. Als freies Teilchen wandelt es sich wegen seiner um 1,4mal grösseren Ruhemasse durch Betazerfall mit einer Halbwertszeit von T_{1 / 2} = 616 s nach der Reaktion n  p + e^- + in Proton, Elektron und Antineutrino. Im Kern gebunden ist das Neutron im allgemeinen stabil, bei den Betastrahlern jedoch, d.h. bei Kernen mit Neutronenüberschuss, findet Zerfall der im Kern gebundenen Neutronen genau wie beim freien Neutron statt.

Das Antiteilchen des Neutrons, das Antineutron, ist ebenfalls elektrisch neutral, hat aber das umgekehrte magnetische Moment. Es wurde 1956 entdeckt.

Der Nachweis von Neutronen erfolgt im allgemeinen über Kernreaktionen, z.B. ³He(n, p)³T, wobei in einem Gaszähler statt des Neutrons das durch die Kernreaktion entstandene Proton und/oder Triton nachgewiesen wird, oder aber durch Rückstreureaktionen an wasserstoffhaltigen Substanzen mit nachfolgender Registrierung der durch die Rückstossteilchen in Szintillatoren ausgelösten Lichtblitze. Neutronen werden z.B. bei der Kernspaltung frei oder entstehen in Kernreaktionen z.B. in der Am-Be-Quelle, wo die vom ²⁴¹Am emittierten Alphateilchen (Alphastrahlung) über die Reaktion ⁹Be(n, a)¹²C entstehen.