Neutroner tillverkas definitivt fortfarande.

Det mesta av den synliga materia som skapades under Big Bang-nukleosyntesen var i form av väte, helium och litium. Vätgas innehåller ibland en neutron (vilket bildar det stabila deuteriumet), och alla stabila isotoper av helium och litium gör det. Så om man antar att modellen är korrekt måste neutroner ha bildats under denna händelse.

Håll i minnet att fria neutroner inte är stabila partiklar och att de sönderfaller med en halveringstid på cirka 10 minuter. Så vi skulle inte förvänta oss att hitta neutroner som inte är begränsade till atomkärnor; det är inte som om det finns någon soppa av stabila protoner och neutroner som ibland skapar atomer.

Men vi vet också att detta inte är den enda källan till neutroner. För det första känner vi till instabila kärnor som spontant ändrar en proton till en neutron eller vice versa. Det scenario som du bryr dig om kallas beta+ sönderfall. En proton i en atomkärna omvandlas till en neutron, en positron och en neutrino. Ett exempel skulle vara kärnan i magnesium-23 som omvandlas till natrium-23 (observera att nukleonantalet förblir detsamma, men grundämnet förändras).

Solen förlitar sig också på neutronproduktion. Huvuddelen av solens massa består av enkel väte, H-1. Den har inga neutroner. När man slår ihop två vätekärnor får man He-2 (även kallad diproton), som är extremt instabil och mycket snabbt sönderfaller tillbaka till två separata vätekärnor. Självklart har du inte frigjort någon energi i en sådan reaktion!

Det som måste hända är att en av protonerna i diprotonen förändras till en neutron. Fria protoner förändras inte spontant till neutroner, eftersom neutroner faktiskt är mycket lite mer massiva än protoner (och av samma anledning sönderfaller fria neutroner spontant till protoner). En diproton har dock en högre bindningsenergi än en deuteron (H-2), så en av protonerna kan faktiskt övergå till en neutron, samtidigt som en positron, en neutrino och den överskjutande bindningsenergin frigörs.

Denna reaktion förmedlas genom den svaga kärnkraften, som är relativt svag på stora avstånd (”stor” betyder här ”avstånd som kan jämföras med storleken på en atomkärna”). Detta, i kombination med diprotonens instabilitet, innebär att endast en mycket liten mängd diprotoner någonsin transmuterar till en deuteron. Men utan denna sällsynta händelse skulle solen inte ha sin fusionsugn. Intressant nog är den också en viktig hastighetsbegränsare för solens fusion – om den svaga kraften var starkare skulle solen bränna upp sitt bränsleförråd mycket snabbare. Hittills verkar det som om den svaga kraften är den enda kraft som kan ändra smaken hos kvarkarna och därmed ändra baryonantalet.

För fullständighetens skull bör vi också säga att neutroner skapas i tillräckligt energirika kollisioner, i par med anti-neutroner.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.