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中子的同位素

中子同位素(或0號元素同位素)指的是質子數為零的核素[1],只有1n比較穩定,半衰期最長(611.0[2]),其他的同位素非常不穩定[n 1]

主要的0號元素同位素
同位素 衰變
丰度 半衰期 (t1/2) 類型 產物
1n 611.0 s β 1H
2n 10-22 s n 1n
H-1 H1

雖然0號元素還沒有在科學文獻中使用(故此稱為中子的同位素),無論是一個簡明的物質形式,或作為一個元素,有報導稱,除了自由中子,有可能存在兩個中子沒有質子或多個中子沒有質子的結合形式[3],於2012年正式觀測到2n,並測得半衰期為10-22

另外,4n等,可能較穩定,在2004年的法国,发现了4个在一起的中子,被称为0号元素[4][5]但尚未能被證實。此外還有3n,但根據目前的模型來看,應該比其他的更不穩定,故不列出。而根據理論計算,由五個中子無法束縛,因此5n可能無法存在[6]

另外,0n只是符號,實際上不代表任何東西,因為沒有東西,故不列出。

目录

自由中子编辑

 
中子β衰變的費曼圖。經由一個W玻色子,中子衰變為一個質子,同時釋放出一個電子和一個反電子中微子。

1
n
大部分是由放射性元素衰變所射出的粒子,平均壽命約為十五分鐘,會進行β衰變半衰期611.0±1.0 秒衰變能量為0.782343 兆電子伏特[7],另外有千分之一的自由中子會在衰變的同時,釋放出γ射綫,是轫致辐射的結果。此外,仍有約百萬分之四的1
n
會發生雙体衰變,即電子在產生后未能獲得足夠的能量脫離質子,於是和質子生成一個中性的氫原子

雙中子编辑

2
n
是一種僅含有中子的核素,會從某些放射性元素中被從核中拋出,類似於中子發射,但其非常不穩定,半衰期約為10−22秒。若雙中子與其他原子發生碰撞會造成其原子序不變但原子量增加2。2012年,中子的同位素2
n
被密西根州立大學的研究人員明確的從16
Be
的衰變觀察到[8];另外也有研究指出這種核素可由氦核核反應爐中產生[9]

四中子编辑

4
n
是一種理論上存在的假想粒子,法國國家科學研究中心核物理實驗室的弗朗西斯科-米高兒·馬科斯(Francisco-Miguel Marqués)帶領的研究團隊在觀察鈹-14核的裂變時,提出了四中子英语Tetraneutron穩定核的假説[10]。這一假説認爲,四個中子能形成一個穩定的原子核,但後來的實驗工作未能重復馬科斯等人的發現。現有理論認爲這種組合不穩定。

圖表编辑

符號 Z(p N(n 同位素質量(u 半衰期 衰變
方式
[11]
衰變
產物
[n 2]
原子核
自旋
相對豐度
莫耳分率)
相對豐度的變化量
莫耳分率)
1n[12][13] 0 1 1.00866491600(43) u[14] 611.0(10) s[2]
[0.782 ± .013 MeV][7]
β (>99.9%) 1
H
1/2 1.0000[n 3]
痕量天然放射性
1.0086651un[2] γ (<0.1%)
2n[15][16][17] 0 2 2.0173u 1(0)×10−22 s[18] n 2 1n 0+
4n英语Tetraneutron[10][19][20] 0 4 4.043# (<1.0(0)×10−22 s)# SF (variable) 0+ #
6n[21] 0 6 (6.05)# 假想粒子
11n[21] 0 11 (11.1)# 假想粒子
20n[21] 0 20 (20.17)# 假想粒子

備註:畫上#號的數據代表沒有經過實驗的證明,只是理論推測而已,而用括號括起來的代表數據不確定性。

同位素列表
反氫的同位素 中子的同位素 氫的同位素

參見编辑

註釋编辑

  1. ^ 1n指自由中子
  2. ^ 穩定的衰變產物以粗體表示
  3. ^ 所有放射到自然界中的中子必為1n

参考文獻编辑

  1. Isotope masses from Ame2003 Atomic Mass Evaluation by G. Audi, A.H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon in Nuclear Physics A729 (2003).
  2. Isotopic compositions and standard atomic masses from Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report). Pure Appl. Chem. Vol. 75, No. 6, pp. 683-800, (2003) and Atomic Weights Revised (2005).
  3. Half-life, spin, and isomer data selected from these sources. Editing notes on this article's talk page.
    • Audi, Bersillon, Blachot, Wapstra. The Nubase2003 evaluation of nuclear and decay properties, Nuc. Phys. A 729, pp. 3-128 (2003).
    • National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Information extracted from the NuDat 2.1 database (retrieved Sept. 2005).
    • David R. Lide (ed.), Norman E. Holden in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 85th Edition, online version. CRC Press. Boca Raton, Florida (2005). Section 11, Table of the Isotopes.
  1. ^ Jagdish K. Tuli. Nuclear Wallet Cards (pdf). Upton, New York 11973–5000 U.S.A.: Brookhaven National Laboratory, National Nuclear Data Center英语National Nuclear Data Center. 2005-4. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Nakamura, K. Review of Particle Physics. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2010, 37 (7A): 075021. Bibcode:2010JPhG...37g5021N. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021.  PDF with 2011 partial update for the 2012 edition
  3. ^ Timofeyuk, N. K. Do multineutrons exist?. Journal of Physics G英语Journal of Physics G. 2003, 29 (2): L9. Bibcode:2003JPhG...29L...9T. arXiv:nucl-th/0301020. doi:10.1088/0954-3899/29/2/102. 
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  10. ^ 10.0 10.1 Marqués, F. M.; et al.. Detection of neutron clusters. 物理评论. 2002, 65 (4): 044006. Bibcode:2002PhRvC..65d4006M. arXiv:nucl-ex/0111001. doi:10.1103/PhysRevC.65.044006. 
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  12. ^ Brookhaven National Laboratory Interactive Table of Nuclides. nndc.bnl.gov. [2015-09-14]. [永久失效連結]
  13. ^ ADOPTED LEVELS for 1Nn. nndc.bnl.gov. 
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  21. ^ 21.0 21.1 21.2 How? If this stretch of five species is simply repeated it would seem to indicate that the hexaneutron (with six neutrons), hendecaneutron (with 11 neutrons), and hexadecaneutron (with 16 neutrons), are all stable, bound clusters.Bevelacqua, J. J. Particle stability of the pentaneutron. 物理快报. 1981, 102 (2–3): 79–80. Bibcode:1981PhLB..102...79B. doi:10.1016/0370-2693(81)91033-9. 
  1. ^ 1935 Nobel Prize in Physics
  2. ^ 引用資料-中子的同位素