Neutroner laves helt sikkert stadig.

Det meste af det synlige stof, der blev skabt under Big Bang-nukleosyntesen, var i form af brint, helium og lithium. Brint indeholder undertiden en neutron (som danner det stabile deuterium), og det gør alle stabile isotoper af helium og lithium. Så hvis man antager, at modellen er korrekt, må neutroner være blevet dannet under denne begivenhed.

Husk, at frie neutroner ikke er stabile partikler, og at de henfalder med en halveringstid på ca. 10 minutter. Så vi ville ikke forvente at finde neutroner, der ikke er begrænset til atomkerner; det er ikke som om der er en eller anden suppe af stabile protoner og neutroner, der nogle gange skaber atomer.

Men vi ved også, at dette ikke er den eneste kilde til neutroner. For det første kender vi til ustabile kerner, der spontant ændrer en proton til en neutron eller omvendt. Det scenarie, du interesserer dig for, kaldes beta+ henfald. En proton i en kerne bliver omdannet til en neutron, en positron og en neutrino. Et eksempel kunne være kernen af magnesium-23, der omdannes til natrium-23 (bemærk, at nukleonantallet forbliver det samme, men grundstoffet ændres).

Solen er også afhængig af neutronproduktion. Hovedparten af Solens masse er simpel brint, H-1. Den har ikke neutroner. Når man smadrer to brintkerner sammen, får man He-2 (også kendt som en diproton), som er ekstremt ustabil og meget hurtigt henfalder tilbage til to separate brintkerner. Det er overflødigt at sige, at du ikke har frigivet nogen energi ved en sådan reaktion!

Det der skal ske er, at en af protonerne i diprotonen ændres til en neutron. Frie protoner ændrer sig ikke spontant til neutroner, fordi neutroner faktisk er meget lidt mere massive end protoner (og af samme grund henfalder frie neutroner spontant til protoner). En diproton har imidlertid en højere bindingsenergi end en deuteron (H-2), så en af protonerne kan faktisk ændre sig til en neutron, samtidig med at der frigives en positron, en neutrino og den overskydende bindingsenergi.

Denne reaktion formidles gennem den svage kernekraft, som er relativt svag på store afstande (“stor” betyder her “afstande, der kan sammenlignes med størrelsen af en kerne”). Dette, kombineret med diprotonens ustabilitet, betyder, at kun en meget lille mængde diprotoner nogensinde transmuterer til en deuteron. Men uden denne sjældne begivenhed ville Solen ikke have sin fusionsovn. Interessant nok er det også en vigtig hastighedsbegrænsende faktor for Solens fusion – hvis den svage kraft var stærkere, ville Solen brænde sin brændstofforsyning meget hurtigere op. Indtil videre ser det ud til, at den svage kraft er den eneste kraft, der kan ændre kvarkernes smag og dermed ændre baryonantallet.

For fuldstændighedens skyld bør vi også sige, at neutroner skabes ved tilstrækkeligt energirige kollisioner, i par med anti-neutroner.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.