انحلال النيوترون خارج النواة
إنَّ النيوترونات تكون غير مُستقرة خارج النواة، ولها متوسط عمر مدته 881,5 ± 1,5 ثانية (حوالي 14 دقيقة و42 ثانية)؛ وتبلغ فترة عمر النصف (التي تختلف عن متوسط العمر بعامل 0,693) 611,0 ± 1 ثانية (حوالي 10 دقائق و11 ثانية). ويُمكن الإشارة إلى تحلُّل بيتا للنيوترون بالتحلُّل الإشعاعي:
n0 → p+ + e− + νe
حيث يُشير كُلٌّ من (p+) و(e−) و(νe) إلى البروتون والإلكترون وإلكترون النيوترينو المضاد بالترتيب. فطاقة التحلُّل للنيوترون الحُر في هذه العمليَّة بناءً على كتل كُل من النيوترون والبروتون والإلكترون، هي (0,782343 MeV). وقيست الطاقة القُصوى لتحلُّل بيتا للإلكترون خلال العمليَّة التي يستقبل فيها النيوترينو طاقة حركة ضئيلة جدًا، فوجد أنّها (0,782 ± 0,013 MeV). إنَّ عمليَّة قياس هذا الرقم الأخير لم تكن جيدة بما فيه الكفاية لتحديد الكتلة الضئيلة المُتبقيَّة للنيوترينو (والتي يجب طرحها من طاقة الحركة العُظمى للإلكترون)، حيث تتحكَّم بذلك العديد من العوامل في كتلة النيوترينو.
فيتحلَّل جُزء صغير (حوالي 1 من 1,000) من النيوترونات الحُرة مع نفس النواتج، ولكن يُضاف جُسيم على شكل أشعة غاما:
n0 → p+ + e− + νe + γ
وقد يعتقد أنَّ تلك الأشعة نوع من أشعة كبح داخليَّة، التي تكون على هيئة جُسيم بيتا يُطلق ويتفاعل مع شحنة البروتون بطريقة كهرومغناطيسية. وتُدعى الكميَّات القليلة لتحلُّلات النيوترون (حوالي 4 لكل مليون) «تحلُّلات الأجسام المُزدوجة (النيوترون)»، التي يُنتَج فيها بروتون وإلكترون ونيوترينو مضاد كالعادة، ولكن يفشل الإلكترون في اكتساب (13,7 eV) اللازمة للهرب من البروتون (طاقة التأيُّن للهدروجين)، ولذلك يبقى ببساطة ضمن نطاقه، وتظل ذرَّة الهدروجين مُستقرة (أحد الأجسام المُزدوجة). وفي هذا النوع من تحلُّل النيوترون الحُر، تنتقل طاقة التحلُّل تلك بواسطة النيوترينو المضاد (الجسم الآخر).
فتحوُّل البروتون الحُر إلى نيوترون (بالإضافة إلى بوزيترون ونيوترينو) مُستحيل طاقيًا، حيث يمتلك النيوترون الحُر كتلة أكبر من البروتون الحُر.
إعداد: وليد عادل
تدقيق: هبة فارس
المصدر
