Inti dari hampir semua hal yang Anda sentuh adalah partikel netral dan diam yang melakukan kerja keras. Ini disebut neutron. Tanpanya, alam semesta seperti yang kita tahu akan hancur.
Kebanyakan atom bergantung pada neutron untuk menjaga inti atomnya tetap utuh. Mereka duduk di samping proton dan membentuk inti atom yang padat. Ada satu pengecualian untuk aturan ini. Hidrogen biasa adalah hidrogen yang aneh. Inti atomnya hanya mengandung satu proton dan tidak mengandung neutron. Namun untuk semua unsur lain dalam tabel periodik, neutron sangatlah penting.
Partikel-partikel ini, bersama dengan proton dan elektron, adalah bahan penyusun dasar materi. Mereka membentuk kimia. Mereka merupakan fisika. Mereka membangun Anda.
Mengapa neutron lebih penting dari yang Anda kira
Neutron sering diabaikan. Tidak ada biaya. Itu tidak menolak partikel lain. Itu hanya duduk di sana. Tapi netralitas ini adalah kekuatan supernya.
Proton bermuatan positif. Saat Anda mengemasnya rapat-rapat dalam satu inti, secara alami mereka akan berusaha mendorong satu sama lain. Gaya elektromagnetik sangat kuat. Ia ingin menghancurkan atom-atomnya. Neutron bertindak sebagai buffer. Mereka meningkatkan gaya nuklir kuat tanpa meningkatkan muatan tolak-menolaknya. Mereka merekatkan proton.
Tanpa neutron, atom berukuran besar tidak akan mungkin terbentuk. Anda hanya akan memiliki hidrogen. Tidak ada karbon. Tidak ada oksigen. Tidak ada nitrogen. Ini secara harfiah adalah lautan ion hidrogen yang mengambang di angkasa. Hidup seperti yang kita tahu itu mustahil.
Melampaui Model Dasar
Meskipun Model Standar menggambarkan neutron sebagai partikel elementer, neutron sebenarnya terdiri dari partikel kecil yang disebut quark. Sebuah neutron terdiri dari satu kuark “atas” dan dua kuark “bawah”. Struktur internal ini membuatnya sedikit lebih berat daripada proton.
Perbedaan kecil dalam massa ini penting. Jika terdapat neutron bebas di luar inti, maka inti menjadi tidak stabil. Ia terurai menjadi proton, elektron, dan antineutrino dalam waktu sekitar 15 menit. Namun, dinamika energi di dalam inti berubah. Neutron dapat tetap stabil tanpa batas waktu dan membantu menahan atom di tempatnya.
Peran isotop
Tidak semua neutron memiliki kelimpahan yang sama. Unsur yang berbeda mempunyai jumlah neutron yang berbeda pula. Ini menghasilkan isotop. Karbon-12 memiliki 6 neutron. Karbon-14 memiliki delapan. Komposisi kimianya pada dasarnya tetap sama, tetapi kestabilannya berubah. Karbon-12 stabil. Karbon-14 bersifat radioaktif.
Variasi ini memungkinkan kita menentukan penanggalan benda-benda kuno. Ini juga alasan mengapa tenaga nuklir bisa berfungsi. Reaksi berantai dapat dipicu dengan memanipulasi neutron ini. Anda dapat memisahkan atom-atom berat atau memadukan atom-atom ringan. Neutron adalah kunci kehancuran dan produksi energi.
Mitra diam
Kita menghabiskan banyak waktu memikirkan elektron, partikel berkilau yang mengorbit inti atom dan menciptakan cahaya dan listrik. Kita memikirkan proton, yang menentukan unsur-unsur itu sendiri. Namun neutron adalah mitra diam. Hal ini memungkinkan adanya kompleksitas. Hal ini memungkinkan tabel periodik diperluas melampaui unsur pertama.
Itu adalah partikel kecil. Itu netral. Hal ini sering diabaikan. Tapi tanpanya, meja itu akan kosong. Kimianya akan mandul. Alam semesta menjadi lebih sederhana dan kurang menarik.
Kekuatan tak kasat mata apa lagi yang membentuk dunia di sekitar kita?
Neutron adalah kelas berat yang tenang dalam inti atom. Mereka terdapat di sana secara netral dan padat, membentuk 99,9% massa atom. Namun begitu Anda menariknya keluar, aturannya berubah. Neutron bebas tidak stabil. Itu tidak bertahan lama.
Waktu paruhnya sekitar 611 detik. Kurang lebih 10 menit. Kemudian berantakan.
Proses ini disebut peluruhan beta. Neutron terbagi menjadi tiga bagian berbeda. Yang pertama adalah Proton. Kedua, elektron. Ketiga, ada antineutrino. Antineutrino adalah antimateri neutrino. Tidak ada biaya. Hampir tidak memiliki massa. Ia hampir tidak berinteraksi dengan apa pun.
Mengapa hal ini penting untuk memahami peluruhan neutron bebas? Karena ketidakstabilan inilah yang menjelaskan mengapa neutron bebas tidak ditemukan di alam. Mereka menghilang terlalu cepat. Mereka hanya ada secara bebas di lingkungan berenergi tinggi seperti sinar kosmik. Di dalam inti atom, ada kekuatan kuat yang mengikat mereka bersama-sama. Di luar? Mereka membusuk.
Sifat Penetrasi Radiasi Netral
Inilah bagian yang aneh. Karena neutron tidak bermuatan, mereka mengabaikan medan listrik atom.
Sebagian besar radiasi berhenti ketika mengenai awan elektron atau inti atom. Neutron melewati ruang kosong. Mereka tidak peduli dengan gaya elektromagnetik yang menghentikan partikel alfa dan beta. Mereka hanya berinteraksi ketika mereka menabrak inti atom secara langsung.
Hal ini menjadikan mereka bentuk radiasi yang sangat menembus.
Mereka melewati materi tanpa hambatan. Hingga mereka menabrak sesuatu yang cukup padat untuk menghentikan mereka. Jarangnya interaksi membuat keduanya berbahaya sekaligus berguna. Anda tidak dapat memblokirnya dengan perisai tipis. Lapisan tebal bahan kaya hidrogen, seperti air atau beton, diperlukan untuk memperlambatnya saat terjadi benturan.
Di dalam partikel: quark dan magnet
Selama beberapa dekade, para ilmuwan percaya bahwa neutron adalah bahan penyusun fundamental. Ternyata tidak.
Fisika partikel berenergi tinggi pada abad ke-20 membuktikan sebaliknya. Neutron itu komposit. Itu terbuat dari quark. Secara khusus, ketiga quark disatukan oleh gaya sisa yang kuat.
Perhitungannya sederhana. Dua quark bawah. Masing-masing membawa muatan ketiga negatif. Satu quark. Ia membawa muatan positif dua pertiga dari muatan positifnya.
- Quark Bawah: -1/3 muatan
- Quark Bawah: -1/3 muatan
- Up Quark: +2/3 pengisian daya
Total biaya: nol.
Itu dibatalkan dengan sempurna. Namun, struktur internalnya tidak statis. Neutron mempunyai momen dipol magnet. Ia bekerja seperti magnet kecil. Hal ini menunjukkan bahwa muatan bergerak di dalam kulit netral. Mereka berputar-putar. Mereka dinamis.
Gerakan internal ini membenarkan dugaan para fisikawan. Neutron bukanlah bola padat. Ini adalah entitas kompleks yang terdiri dari bagian-bagian yang bergerak.
Mengapa struktur ini penting?
Neutron diklasifikasikan sebagai hadron dan menempatkannya dalam keluarga tertentu. Hadron adalah partikel yang terkena gaya kuat. Proton dan neutron keduanya baryon, bagian dari hadron.
Memahami struktur quark internal membantu menjelaskan lebih dari sekedar peluruhan. Ini menjelaskan bagaimana inti mengikat. Gaya kuat antara quark dari satu neutron bocor dan merebut proton dari atom berikutnya. Lem ini menyatukan inti. Tanpanya, materi yang kita tahu akan runtuh.
Namun neutron bebas masih bersifat anomali. Ini adalah hal yang aneh. Tidak terikat, ia membusuk. Terikat, itu menjadi stabil. Transisi dari ketidakstabilan ke stabilitas memungkinkan terjadinya fisika nuklir.
Kami masih mempelajari partikel-partikel ini untuk memahami batasan partikel-partikel ini
