Номер 2, страница 222 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какими свойствами обладает нейтрон?

Нейтрон (обозначается как $n$ или $n^0$) — это субатомная частица, которая является одной из составных частей атомного ядра (нуклоном), наряду с протоном.

Основные свойства нейтрона:

• Электрический заряд: Нейтрон является электрически нейтральной частицей, его заряд равен нулю ($q_n = 0$). Это одно из его важнейших свойств, благодаря которому он не взаимодействует с электрическими полями и может глубоко проникать в вещество, не испытывая кулоновского отталкивания от атомных ядер и притяжения к электронам.
• Масса: Масса нейтрона немного больше массы протона. Масса покоя нейтрона составляет приблизительно $m_n \approx 1.6749 \times 10^{-27}$ кг, что соответствует примерно $1.00866$ атомных единиц массы (а.е.м.). Для сравнения, масса протона $m_p \approx 1.6726 \times 10^{-27}$ кг.
• Стабильность: Нейтрон стабилен только в составе стабильных атомных ядер. Свободный нейтрон (вне ядра) является нестабильной частицей. Он подвержен бета-распаду с периодом полураспада около $10.3$ минут ($\approx 611$ секунд).
• Распад: Свободный нейтрон распадается на протон ($p^+$), электрон ($e^−$) и электронное антинейтрино ($\bar{\nu}_e$). Схема распада выглядит так:
  $n^0 \rightarrow p^+ + e^- + \bar{\nu}_e$
• Спин: Нейтрон является фермионом и имеет спин, равный $1/2$.
• Кварковый состав: Нейтрон не является элементарной частицей. Он относится к адронам (конкретнее, к барионам) и состоит из трех кварков: одного верхнего (up, u) и двух нижних (down, d). Кварковый состав нейтрона — $udd$.
• Взаимодействия: Нейтрон участвует в трех из четырех фундаментальных взаимодействий:
  • Сильное ядерное взаимодействие: Удерживает нейтроны и протоны вместе в атомном ядре.
  • Слабое ядерное взаимодействие: Ответственно за бета-распад нейтрона.
  • Гравитационное взаимодействие: Как и любая частица, обладающая массой.
  Нейтрон не участвует в электромагнитном взаимодействии напрямую, так как его суммарный заряд равен нулю.
• Магнитный момент: Несмотря на отсутствие электрического заряда, нейтрон обладает ненулевым магнитным моментом. Это объясняется его сложной внутренней структурой: составляющие его заряженные кварки находятся в движении, создавая внутренние токи и, как следствие, магнитное поле.

Ответ: Нейтрон — это электрически нейтральная субатомная частица с массой, немного превышающей массу протона. Он стабилен в составе атомных ядер, но в свободном состоянии нестабилен и распадается. Нейтрон участвует в сильном, слабом и гравитационном взаимодействиях, обладает спином $1/2$ и ненулевым магнитным моментом из-за своего кваркового состава ($udd$).