Se denomina neutrón a una partícula subatómica, la cual forma parte del átomo, así como el protón y el electrón. Por consiguiente, el núcleo atómico está conformada por neutrones y los protones. Los neutrones no poseen carga eléctrica neta, en cambio el protón si contiene carga eléctrica positiva.
La desigualdad del número de neutrones en el núcleo de un átomo, no implica la variación de la naturaleza del propio átomo, pero si determina el isótopo del que forma parte. En energía nuclear el concepto “enriquecimiento de uranio”, hace referencia a la alteración del número de neutrones del núcleo atómico, esto con la finalidad de poder obtener otro átomo de uranio que sea más inestable.
Por consiguiente, esta modificación implica, un cambio de isótopo. Por el comportamiento similar que presenta un protón y un neutrón dentro del núcleo presentando cada uno de ellos una masa de aproximadamente una unidad de masa atómica, ambos se denominan nucleones. Su interacción y propiedades están descrita por la física nuclear.
Descubrimiento del neutrón
En 1920, fue predicho teóricamente por el físico británico Ernest Rutherford, recibiendo el nombre de “neutrón”, por el químico físico estadounidense William Draper Harkins en 1921, y fue después propuesto por Santiago Antúnez de Mayolo en 1924 y en 1932 fue descubierto y documentado por el físico inglés James Chadwick.
Se localiza en el núcleo del átomo. Antes de descubrirse el neutrón, se pensaba que un núcleo de masa A, es decir, de masa casi A veces la del protón y carga Z veces la de protón, estaba conformada por A protones y A-Z electrones. Aunque existen varias razones por las que un núcleo no puede contener electrones. Dado que, un electrón solamente podría encerrarse en un espacio de las dimensiones de un núcleo atómico (10-12 cm), si fuese atraído por el núcleo una fuerza electromagnética muy fuerte e intensa; por consiguiente, un campo electromagnético tan potente no puede existir en el núcleo, pues llevaría a la producción espontanea de pares de electrones negativos y positivos (positrones).
Los neutrones y la fisión nuclear
Los reactores que se alimentan de la energía nuclear, la cual, se genera a través de las reacciones de la fisión nuclear, se denominan reactores nucleares. Para generar una reacción de fisión nuclear, se bombardea el núcleo de un átomo del combustible nuclear, normalmente uranio o plutonio: concretamente los isótoposuranio-235 y el plutonio-239,con un neutrón.
Es suficiente con el choque de un neutrón, con el núcleo atómico, para que éste se rompa y se descomponga en dos partículas, y dos o tres neutrones libres. Éstos, a su vez, podrán chocar contra otros núcleos atómicos, generando de esta manera, una sucesión de reacciones nucleares en cadena.
La velocidad con la que llegan a moverse los neutrones, y la cantidad de neutrones libres en el núcleo del reactor nuclear, establecen la potencia del reactor de la central nuclear. Para controlar el número de reacciones de fisión por unidad de tiempo, las centrales nucleares utilizan mecanismos para controlar el número de electrones libres. Alguno de ellos son el moderador de neutrones, el reflector, las barras de control, etc.
Características de los neutrones
- El neutrón lo conforman por tres quarks un quark arriba y dos quarks abajo.
- Un neutrón no existe fuera del núcleo atómico.
- La vida media de un neutrón fuera del núcleo, es de unos 885 segundos, es decir, 15 minutos.
- Debido a la falta de la carga eléctrica, la masa de un neutrón no puede determinarse directamente por espectrometría de masas.
- Su masa se puede deducir, dado que, la masa de un protón y de un deuterón pueden medirse con un espectrómetro de masas.
- 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.
- El neutrón tiene una carga nula o carga cero.
- El neutrón es una partícula 1/2 de espín, es decir, es un fermión.
Propiedades de un neutrón
Los neutrones contienen una masa similar a la del protón, pero ésta es ligeramente mayor y, por lo tanto, mucho mayor a la del electrón. Como los protones los componen partículas fundamentales llamadas quarks. Los neutrones poseen dos quarks quarks “down” (abajo) y uno “up” (arriba). La suma de la carga de estos quarks es 0.
Cuando se encuentran en el núcleo atómico, los neutrones son estables, pero cuando se encuentran por fuera, en estado libre, poseen una vida media de 879,4 segundos, antes de descomponerse en un protón, un electrón y antineutrino electrónico. Esto es lo que ocurre generalmente, en el interior de las plantas nucleares, donde existe una alta concentración de neutrones libres.
Función de los neutrones
Cumplen una función estabilizante dentro del núcleo del átomo, si no estuvieran los protones se rechazarían unos a otros. Con su presencia, los neutrones equilibran esa fuerza eléctrica repulsiva mediante la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unido a los protones, y a los neutrones en el núcleo.
Los neutrones libres pueden emplearse para otro tipo de funciones, convenientes al ser humano, por ejemplo, se utiliza para la penetración y visualización de materiales mediante su emisión controlada.
