¿Cómo expulsan los neutrones protones de alta velocidad de parafina, agua o celulosa?

Como las respuestas anteriores indicaron muy bien, el secreto es que estas sustancias están cargadas de hidrógeno y que los neutrones y los protones son casi la misma masa.

Para el primero, considere la estructura química de was, que contiene prácticamente solo carbono y mucho hidrógeno:
¿Ves todas las “H”? 🙂 La otra sustancia que mencionas también tiene mucho hidrógeno.

Debido a que el hidrógeno es básicamente un protón (usando un electrón muy ligero), el neutrón puede colisionar con él y transferirle energía casi por completo. Recuerde que la eficiencia de la transferencia de energía es mayor cuando las masas son iguales … compare dos bolas de billar que chocan (casi el 100% de transferencia, la primera bola se detiene) y una bola que golpea el costado de la mesa (casi sin transferencia, la bola rebota) )

Esto es de especial relevancia histórica, como sabrán, ya que fue debido a este efecto que se descubrió el neutrón. Ciertas reacciones (bombardear Be con alphas, en realidad) produjeron radiación muy penetrante que no parecía estar cargada. Los Curies demostraron que esta radiación podría eliminar protones de un bloque de parafina (tal como una bola blanca puede golpear una bola de color en una piscina o billar y transferir toda su energía a la bola de color, o como el ejemplo de la cuna de Newton mencionado anteriormente.

La capacidad de las partículas del berilio para hacer esto sugirió que era poco probable que se tratara de rayos gamma o similares, pero se explicó mejor como una partícula neutra (penetrante, no ionizante) con una masa muy similar a un protón (por lo tanto eficiente en transfigurando su energía). Se podrían usar otras sustancias ligeras, pero con diferentes eficiencias, de modo que se pueda estimar que la masa de las partículas neutras es aproximadamente la del protón.

Mostrar eso claramente le permitió a Chadwick probar la existencia del neutrón. Hay un buen resumen, aunque no técnico, de Cambridge Physics:
Descubrimiento del neutrón

La mejor manera de entender por qué sucede esto es pensar en la cuna de Newton, que se muestra a continuación. Los protones y los neutrones tienen casi la misma masa, por lo que se parecen mucho a las bolas de acero en la cuna. Cuando un neutrón de alta velocidad ingresa a un material que tiene muchos protones libres, en forma de hidrógeno químico, puede dispersarse a través de la Fuerza Fuerte (la fuerza que mantiene unidos los núcleos y los quarks). Debido a que las masas están tan cerca, casi toda la energía se puede transferir del neutrón al protón. Por lo tanto, el neutrón permanece dentro del material, casi en reposo, y el protón sale volando. Parafina, agua y celulosa son buenas opciones para esto porque todos tienen muchos átomos de hidrógeno por molécula y, por lo tanto, una alta densidad de protones desnudos.

Por las razones que envuelve Kevin, la parafina (y también el agua) es un muy buen moderador para los neutrones rápidos, ya que pierden mucha energía al chocar con los protones. Esto encuentra aplicación en reactores nucleares ya que los neutrones lentos son más eficientes para producir la fisión de núcleos pesados, el proceso responsable de la producción de energía,

Ya hay buenas respuestas a esta pregunta. Lo único que tengo que agregar es que, dado que los neutrones son neutros, no son “atraídos” hacia el núcleo (del hidrógeno). Por lo tanto, la posibilidad de que un protón se acerque lo suficiente como para interactuar es bastante pequeña, mucho más pequeña que muchas otras colisiones (como el protón y el antiprotón). Pero cuando se acerca lo suficiente, ya que son aproximadamente la misma masa, el neutrón transfiere mucha energía al protón. Por eso los protones salientes también son de alta velocidad.

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