NEUTRONE

NEUTRONE

. Il neutrone è una particella materiale priva di carica elettrica, di massa circa eguale a quella dell'atomo d'idrogeno, ma di dimensioni paragonabili a quelle dei nuclei, ossia una decina di migliaia di volte più piccola d'un atomo d'idrogeno. Fu scoperto da Irène Curie, F. Joliot e J. Chadwick nel 1931.

W. Bothe e H. Becker nel 1930 osservarono che taluni elementi leggieri, come il berillio e il boro, bombardati con particelle α emesse dalle sostanze radioattive emettono una radiazione assai penetrante. Essi interpretarono questa radiazione come una radiazione γ d'origine nucleare e ne attribuirono l'origine a complessi fenomeni di disintegrazione.

I. Curie e F. Joliot intrapresero uno studio sistematico di questa radiazione secondaria valendosi di preparati di polonio assai intensi e poterono dimostrare che questa radiazione è capace talvolta di proiettare i nuclei atomici che incontra sul proprio percorso. Essi ottennero questo risultato fondamentale con uno studio di coefficienti d'assorbimento e di potere ionizzante. E il risultato fu ben presto direttamente confermato da fotografie eseguite nella camera di Wilson. La figura riproduce una di queste fotografie ottenuta da F. Rasetti. Nel centro della camera si trova un preparato di polonio involto in una lamina di berillio. Da esso viene emessa una radiazione la quale non lascia tracce nella camera. Tuttavia si vede una traccia corta (indicata in figura dalle due frecce) e grossa d'un nucleo d'elio, il gas di cui è riempita la camera, proiettato dalla radiazione secondaria del berillio. Le altre tracce che si vedono nella fotografia sono d'un debole preparato radioattivo e servono solo per controllare il regolare funzionamento della camera.

L'interpretazione di queste esperienze fu data da Chadwick poco dopo la prima comunicazione di Curie e Joliot. Egli osservò che la radiazione secondaria non poteva essere elettromagnetica, perché una radiazione γ capace di proiettare nuclei atomici con tanta energia avrebbe dovuto essere assai meno assorbibile di quanto non sia effettivamente la radiazione. D'altra parte non può trattarsi di particelle cariche elettricamente perché queste lascerebbero una traccia nella camera di Wilson e del resto anche lo studio comparativo dei coefficienti d'assorbimento di varie sostanze permette d'escludere quest'ipotesi. Chadwick emise allora l'ipotesi che nella radiazione secondaria fossero contenuti dei "neutroni" ossia delle particelle con le proprietà dette sopra. Con tale ipotesi tutte le difficoltà sono rimosse, ed essa ora, grazie alle numerose conferme sperimentali che ha avuto negli ultimi tempi, è universalmente accettata. Non è possibile dilungarsi su un'esposizione particolareggiata di queste conferme che sono in gran parte indirette, pur non lasciando dubbî e che richiederebbero un'esposizione minuta di molti fatti sperimentali. I neutroni si possono anche produrre bombardando alcuni elementi, tra cui specialmente litio e berillio con nuclei dell'H² (deutoni) accelerati artificialmente.

La misura più esatta della massa del neutrone è dovuta a J. Chadwick e U. Goldhaber, che hanno disintegrato H² con fotoni di grande energia e trovato m = 1.0080 ± 0.0005.

I neutroni debbono il loro straordinario potere di penetrazione, superiore spesso a quello dei raggi γ emessi dalle sostanze radioattive, al fatto che non essendo carichi elettricamente, non ionizzano gli atomi sul loro percorso e quindi viene meno per essi la principale causa di frenaggio che agisce sulle particelle cariche. Il frenaggio dei neutroni avviene precipuamente per urti con i nuclei; urti, spessi accompagnati da disintegrazioni, i quali però hanno una piccola probabilità, date le dimensioni minuscole, anche in confronto dell'atomo, delle particelle in questione.

Anche per la teoria, la scoperta del neutrone ha avuto una grande importanza; esso infatti è ritenuto ora, uno dei costituenti fondamentali dei nuclei (vedi nucleo), pur rimanendo aperta la questione se esso stesso sia una nuova particella elementare o consti di un protone e di un elettrone legati in modo del tutto diverso e assai più intimo ehe non nell'atomo d'idrogeno.

Si presume inoltre che il neutrone sia dotato di una quantità di moto areale intrinseca

e che obbedisca alla statistica di Fermi. Di queste due ultime proprietà non si hanno conferme sperimentali dirette; esse sono rese plausibili da argomenti analogici e da alcune speculazioni teoriche.

Il nucleo urtato può subire vicende diverse secondo le varie sostanze; talora esso dà luogo a un nuovo isotopo (radioattivo o no) della sostanza bombardata, talora emette protoni o particelle α. Comunque i neutroni, potendo avvicinarsi al nucleo assai più facilmente delle particelle cariche, si sono dimostrati agenti efficacissimi per le disintegrazioni nucleari; per es. per loro mezzo sono state eseguite disintegrazioni di elementi pesanti (fino all'uranio) che sono praticamente inaccessibili alle particelle α o ai protoni.