Šta je to materija neutronijum?

Neutronijum (ponekad skraćen do neutrijuma, koji se naziva i neutrit) je hipotetička supstanca sastavljena isključivo od neutrona. Riječ je izumio  naučnik Andreas von Antropoff 1926. godine (prije otkrića neutrona) za hipotetički „element atomskog broja nula“ (sa nultom protona u svom jezgru) koji je postavio na čelo periodične tablice (označen sa crtica, bez simbola elementa). Međutim, značenje termina s vremenom se mijenjalo, a od posljednje polovice 20. stoljeća nadalje, također se koristilo za označavanje izuzetno gustih tvari nalik na materiju koja degenerira neutron i teoretizira da postoji u jezgrama neutronskih zvijezda; u daljnjem tekstu “degenerirani neutronijum” odnosi se na ovo. Naučna fantastika i popularna literatura često koriste izraz “neutronijum” da bi se odnosili na visoko gustu fazu materije sastavljenu uglavnom od neutrona.

Neutronijum se koristi u popularnoj fizičkoj literaturi da bi se odnosio na materijal prisutan u jezgrama neutronskih zvijezda (zvijezde koje su previše masivne da bi bile podržane pritiskom degeneracije elektrona i koje se urušavaju u gušće faze materije). Izraz se vrlo rijetko koristi u naučnoj literaturi iz tri razloga: postoji više definicija za pojam “neutronijum”; postoji znatna neizvjesnost oko sastava materijala u jezgrama neutronskih zvijezda (to može biti materija koja degenerira neutron, čudna tvar, kvarkova tvar ili varijanta ili kombinacija gore navedenog); svojstva materijala neutronske zvijezde trebaju ovisiti o dubini zbog promjene tlaka (vidjeti dolje), a ne očekuje se da postoji oštra granica između kore (koja se sastoji prije svega od atomskih jezgara) i gotovo protonskog unutrašnjeg sloja.

Kada se pretpostavlja da se materijal jezgre neutronske zvijezde sastoji od slobodnih neutrona, u naučnoj se literaturi obično naziva materija koja raste iz neutrona.

Izraz “neutronijum” skovao je 1926. Andreas von Antropoff za pretpostavljeni oblik materije sastavljen od neutrona bez protona ili elektrona, koji je kao hemijski element atomskog broja nula stavio na čelo svoje nove verzije periodike stola. Potom je postavljen u sredinu nekoliko spiralnih prikaza periodičkog sustava za razvrstavanje kemijskih elemenata, poput onih Charlesa Janeta (1928), E. I. Emersona (1944) i Johna D. Clarka (1950).

Iako se taj pojam ne koristi u znanstvenoj literaturi ni za kondenzovani oblik materije, ni kao element, postojala su izvješća da osim slobodnog neutrona mogu postojati i dva vezana oblika neutrona bez protona. Ako bi se neutronijum smatrao elementom, tada bi se ti nakupini neutrona mogli smatrati izotopima tog elementa. Međutim, ti izvještaji nisu dalje potkrijepljeni.

Mononeutron: Izolovani neutron prolazi beta raspadu sa srednjim životnim vekom od oko 15 minuta (poluživot otprilike 10 minuta), pretvarajući se u proton (jezgro vodika), elektron i antineutrino.


Dineutron: Dineutron, koji sadrži dva neutrona, nedvosmisleno je uočen 2012. godine pri raspadanju berilijuma-16. Nije vezana čestica, već je predložena kao izuzetno kratkotrajno rezonantno stanje proizvedeno nuklearnim reakcijama koje uključuju tritij. Predlaže se da postoji prolazno postojanje u nuklearnim reakcijama koje proizvode helioni (jezgre helija 3, potpuno ionizirane), što rezultira stvaranjem protona i jezgra koji imaju isti atomski broj kao ciljno jezgro, ali masovni broj dvije jedinice veće . Hipoteza o dineutronu dugo se koristila u nuklearnim reakcijama s egzotičnim jezgrama. Nekoliko primjena dineutrona u nuklearnim reakcijama može se naći u preglednim radovima.

Dokazano je da je njegovo postojanje relevantno za nuklearnu strukturu egzotičnih jezgara. Sistem sastavljen od samo dva neutrona nije povezan, mada je privlačnost između njih gotovo gotovo dovoljna da ih učini tako. To ima neke posljedice na nukleosintezu i obilje hemijskih elemenata.
Trineutron: Trineutronsko stanje koje se sastoji od tri vezana neutrona nije otkriveno i ne očekuje se da će postojati čak i kratko vrijeme.
Tetraneutron: Tetraneutron je hipotetička čestica koja se sastoji od četiri vezana neutrona. Izvještaji o njegovom postojanju nisu ponovljeni.
Pentaneutron: Proračuni pokazuju da hipotetičko stanje pentaneutrona, koje se sastoji od grozda pet neutrona, ne bi bilo vezano.

Iako se ne naziva “neutronijum”, kartice nuklearnog novčanika Nacionalnog centra za nuklearne podatke navode kao svoj prvi “izotop” “element” sa simbolom n i atomskim brojem Z = 0 i masnim brojem A = 1. Ovaj izotop je opisan kao raspada na element H s poluživotom od 10,24 ± 0,2 min.

OSOBINE

Neutronska materija ekvivalentna je hemijskom elementu s atomskim brojem 0, što znači da je ekvivalentna vrsti atoma koja nema protone u svojim atomskim jezgrama. Izuzetno je radioaktivan; njegov jedini legitimni ekvivalentni izotop, slobodni neutron, ima poluživot od samo 10 minuta, što je uporedivo sa polovinom najstabilnijeg poznatog izotopa francijuma. Neutronska materija brzo se raspada u vodonik. Neutronska materija nema elektronsku strukturu zbog njegovog potpunog nedostatka elektrona. Međutim, kao ekvivalentan element mogao bi se svrstati u plemeniti plin.

Skupna neutronska materija nikada nije viđena. Pretpostavlja se da bi se neutronska tvar pojavila kao hemijski inertan plin, ako bi se dovoljno sakupilo da bi se moglo posmatrati kao rasuti plin ili tekućina, zbog općeg izgleda elemenata u plemenitom plinskom stupcu periodične tablice.

Iako je ovaj životni vijek dovoljno dugačak da dozvoli proučavanje hemijskih svojstava neutronija, postoje ozbiljni praktični problemi. Bez naelektrisanja ili elektrona, neutronij ne bi snažno komunicirao s običnim niskoenergetskim fotonima (vidljivom svjetlošću) i ne bi osjećao elektrostatičke sile, pa bi difundirao u zidove većine spremnika izrađenih od obične materije. Određeni materijali mogu se oduprijeti difuziji ili apsorpciji ultrahladnih neutrona zbog nuklearno-kvantnih efekata, tačnije refleksije uzrokovane jakom interakcijom. Na sobnoj temperaturi i u prisustvu drugih elemenata, toplotni neutroni lako prolaze kroz hvatanje neutrona, čime se stvaraju teži (a često i radioaktivni) izotopi.

Materija neutralnog plina pri standardnom pritisku i temperaturi predviđa da je zakon idealnog plina manje gusta čak i od vodika, a gustoća je svega 0,045 kg / m3 (otprilike 27 puta manje gusta od zraka i upola gušća od plinova vodika). Predviđa se da će materija neutrona ostati plinovita do apsolutne nule pri normalnim pritiscima, jer je energija nulte točke u sistemu previsoka da bi omogućila kondenzaciju. Međutim, neutronska tvar bi u teoriji trebala tvoriti degenerirani plinoviti Bose-Einstein kondenzat pri ovim temperaturama, sastavljen od neutronskih parova koji se nazivaju dineutroni. Pri višim temperaturama materija neutrona kondenziraće se samo s dovoljnim pritiskom, a očvrsće se s još većim pritiskom. Takvi pritisci postoje u neutronskim zvijezdama, gdje ekstremni pritisak uzrokuje da se materija neutrona degenerira. Međutim, u prisustvu atomske materije stlačene do stanja degeneracije elektrona, β-raspad se može inhibirati zbog Paulijevog isključenja, čineći tako slobodne neutrone stabilnima.

Izvor: Wiki

 578 total views,  6 views today

Arnes K.

Ja sam nastavnik i profesor fizike koji nastoji da ispuni rupe u svom i svačijem znanju kako bi svi bili bolje informisani i mogli da donosimo bolje odluke i živimo bolji život.

Šta vi mislite o ovom? Ostavite vaš komentar i podijelite mišljenje sa svima.

Sva Fizika
%d bloggers like this: