Нейтрон: частица, нуклид, элемент?⁠⁠

В конце прошлой недели в сообществе Лига Химиков я опубликовал пост, в котором задал на первый взгляд элементарный вопрос: имеются ли какие-то элементы "до" водорода. В запасе у меня было несколько возможных вариантов ответа, но обсуждение в результате свелось к определению статуса нейтрона – одного из претендентов на звание "нулевого элемента". В связи с этим предлагаю провести мини-опрос на тему:

По вашему мнению, какой самый высокий статус имеет нейтрон:

1) является (элементарной?) частицей;

2) является нуклоном;

3) образует (самостоятельный?) нуклид;

4) образует ядро (атома?);

5) образует (вырожденный?) атом;

6) образует (химический?) элемент.

Вы можете высказать своё мнение в комментариях или проголосовать в специально созданном для данного опроса Telegram-канале https://t.me/chempikabu (т.к. средствами самого Pikabu опросы, по-видимому, создать нельзя). Призываю всех быть взаимно вежливыми и по возможности ссылаться на определения. Вопрос на самом деле довольно простой, но требует внимания к деталям и понимания сути определений и терминов.

Споры о науке

247 постов1.5K подписчика

Добавить пост

Правила сообщества

Уважайте оппонентов и аргументируйте свои доводы. Ссылки на соответствующую литературу приветствуются.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все

cicatrix

4 года назад

Атом по определению состоит из ядра и электронов. Соответсвенно нейтрон - это нуклон, нуклидом не является, химических элементов не образует, не является элементарной частицей (состоит из кварков).

Вообще, материя, состоящая из одних нейтронов (нейтроний) теоретически существует в центре нейтронных звёзд, но она может существовать там и только там. В условиях с меньшим давлением она существовать не может.

Кроме того, в отличие от протона, нейтрон не стабилен, за считанные минуты распадается на протон, электрон и нейтрино.

Не знаю, что там спорить, это вообще вопрос справочных данных и определений.

раскрыть ветку (9)

DELETED

4 года назад

Эмм. Вы хотели наверное сказать: "не является фундаментальной частицей"? Ибо нейтрон - это таки элементарная частица, хоть и составная.

"Нейтро́н (от лат. neuter — ни тот, ни другой) — тяжёлая элементарная частица, не имеющая электрического заряда."

раскрыть ветку (1)

cicatrix

4 года назад

Да, попутал. Я же говорю, можно спорить по определениям, но не по сути. Нейтрон относится к элементарным частицам

allozovsky

4 года назад

Атом по определению состоит из ядра и электронов.

Безусловно, причём ядро состоит из протонов и нейтронов (т.е. нуклонов), заряд ядра равен количеству протонов, и ему же равно число электронов (в нейтральном атоме).

Соответственно, нейтрон – это нуклон

Да, по определению нуклона как составной части ядра.

нуклидом не является

А вот здесь уже возникает вопрос. Свободный нейтрон участвует в ядерных реакциях, распадается с образованием нуклида (протон/протий/водород) и образуется из нуклида (электронный захват или процессы в ядрах нейтронных звёзд). Т.е. это всё же нуклид (включается в таблицы нуклидов как 0-n-1 в формате Z-E-A).

химических элементов не образует

Здесь я склонен согласиться – я тоже так считаю. Но если мы признаем свободный нейтрон самодостаточным нуклидом, то всё же появляются некоторые вопросы.

Вообще, материя, состоящая из одних нейтронов (нейтроний) теоретически существует в центре нейтронных звёзд, но она может существовать там и только там.

Да, такая материя теоретически существует. Само по себе это ещё ничего не доказывает, но это именно стандартная долгоживущая нуклонная, барионная материя.

В условиях с меньшим давлением она существовать не может.

Как вы назовёте пространство, заполненное потоком медленных тепловых нейтронов внутри ядерного реактора?

Кроме того, в отличие от протона, нейтрон не стабилен, за считанные минуты распадается на протон, электрон и нейтрино.

Да, вне ядер атомов и ядер нейтронных звёзд свободный нейтрон нестабилен. Ровно так же, как нестабилен изотоп K-40, обеспечивающий естественную радиоактивность организма.

это вообще вопрос справочных данных и определений

А вот здесь полностью согласен – это именно вопрос определений, условностей и договорённостей. Равно как и вопрос, является ли 0 натуральным числом (зависит от того, к какой математической школе вы относитесь) или является ли атом гелия (He) только лишь атомом (взгляд химиков: нет химических связей) или также и молекулой (взгляд физиков: одноатомная молекула – компонент модели "идеального газа").

По сути, это самый правильный ответ из всех возможных: зависит от принятых определений. На этом вопрос можно закрыть. Ответ исчерпывающий.

раскрыть ветку (6)

cicatrix

4 года назад

нуклидом не является

А вот здесь уже возникает вопрос. Свободный нейтрон участвует в ядерных реакциях, распадается с образованием нуклида (протон/протий/водород) и образуется из нуклида (электронный захват или процессы в ядрах нейтронных звёзд). Т.е. это всё же нуклид (включается в таблицы нуклидов как 0-n-1 в формате Z-E-A).

Открываю википедию, читаю - Нукли́д (лат. nucleus — «ядро» и др.-греч. είδος — «вид, сорт») — вид атомов

Из определения выходит, что нейтрон нуклидом не является.

долгоживущая нуклонная, барионная материя

Давайте договоримся, что считать долгоживущей материей. Если вообще, то да. Если принимаем, что условием долгоживучести является возможность существования отдельных частиц этой материи неограниченно-долго, то нет.

Как вы назовёте пространство, заполненное потоком медленных тепловых нейтронов внутри ядерного реактора?

Это уже софистика.

раскрыть ветку (5)

allozovsky

4 года назад

Из определения выходит, что нейтрон нуклидом не является.

Нейтрон включается в таблицы нуклидов.

Например: https://www.nndc.bnl.gov/wallet/wccurrent.html – официальная таблица от Brookhaven National Laboratory (National Nuclear Data Center).

Считать нейтрон нуклидом очень удобно именно по указанной мной причине: он участвует в ядерных реакциях (и как исходный нуклид, и как продукт). Так что весь вопрос в трактовке понятия "нуклид".

Это уже софистика.

Тем не менее, термин "нейтронный газ" применяется:

Нейтронный газ и его температура:

https://www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=2251

R. Dobrozemsky: Production of a Clean Neutron Gas for Decay and Scattering Experiments (Получение чистого нейтронного газа для экспериментов по распаду и рассеянию).

Но на характеристики этого "газа" сильное влияние оказывает его нестабильность и взаимодействие с окружающим веществом, так что в "бытовом" смысле он газ очень условно.

раскрыть ветку (4)

cicatrix

4 года назад

Нейтрон включается в таблицы нуклидов.

Мы же, кажется, договорились, что всё зависит от определения.

Нейтрон останется нейтроном. Любой физик или химик будет знать про него то, что ему нужно. Мне не очевидна ни одна причина, по которой подобная классификация может быть хоть для кого-то важна. Мне это напомнило споры о том, является ли Плутон планетой или нет, согласно новому определению. Собственно, он никуда не делся с орбиты от того, что перестал был планетой.

Тем не менее, термин "нейтронный газ" применяется:

По этой же логике, если существует "электронный газ", можно ввести вещество под названием "электроний". Зачем останавливаться на одних барионах? Можно пойти и дальше - нейтринный газ, фотонный газ, и, соответственно, нейтринная и фотонная материя.

раскрыть ветку (3)

allozovsky

4 года назад

По этой же логике, если существует "электронный газ", можно ввести вещество под названием "электроний".

А вот здесь соглашусь – это аргумент. Аргумент про Плутон тоже вполне принимается. И так же, как Плутон можно отнести к планетам или карликовым планетам (в зависимости от определения планеты), так и нейтрон можно отнести к любой из перечисленных категорий (если в этом будет необходимость). Практическая польза от таких вопросов заключается в том, что при этом приходится тщательно анализировать нюансы принятых определений и отдавать себе отчёт в границах их применимости. Давайте я вам приведу ещё более практический вариант. Человек знакомится с таблицей элементов и задаётся вопросом, существует ли "элемент 0". В результате он приходит к выводу, что это может быть нейтрон. После долгих раздумий он убеждается, что такая трактовка вполне возможна. Тогда он делает следующий логический шаг и спрашивает: "существует ли элемент –1". Если он будет достаточно настойчив, то в результате придёт к выводу о возможности существования антивещества, синтез которого в последнее время идёт быстрыми темпами на многих реакторах. Будет ли какой-то толк от полученного антивещества – это другой вопрос. Но изложенная мною цепочка рассуждений и выводов вполне возможна. Более того, напомню, что в своё время 0 не признавался числом (а ещё раньше и цифры такой не было). И восстановление его статуса было по сути революцией в математике (приведшей к распространению понятия числа на отрицательные и затем комплексные числа). Так что иногда бывает очень полезно определиться в терминах (и границах их применения).

раскрыть ветку (2)

cicatrix

4 года назад

Человек знакомится с таблицей элементов и задаётся вопросом, существует ли "элемент 0". В результате он приходит к выводу, что это может быть нейтрон. После долгих раздумий он убеждается, что такая трактовка вполне возможна. Тогда он делает следующий логический шаг и спрашивает: "существует ли элемент –1". Если он будет достаточно настойчив, то в результате придёт к выводу о возможности существования антивещества, синтез которого в последнее время идёт быстрыми темпами на многих реакторах.

Потом приходит научный руководитель и говорит - хорош страдать хернёй, займись чем-нибудь полезным.

раскрыть ветку (1)

allozovsky

4 года назад

О, да! Это пять.

Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку