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<title>Neutron</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Neutron</span></h1>
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<table class="wikitable toptextcells float-right infobox" style="width:350px; margin-top:0px;">
<tbody><tr>
<th colspan="2" style="background:#999999; color:#FFFFFF;">
<p>Neutron (n)
</p>
</th></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#999999; color:#FFFFFF;">Klassifikation
</th></tr>
<tr>
<th colspan="2"><a href="Fermion" title="Fermion">Fermion</a><br><a href="Hadron" title="Hadron">Hadron</a><br><a href="Baryon" title="Baryon">Baryon</a><br><a href="Nukleon" title="Nukleon">Nukleon</a>
</th></tr>
<tr>
<th colspan="2" style="background:#999999; color:#FFFFFF;">Eigenschaften<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</th></tr>
<tr>
<td><a href="Elektrische_Ladung" title="Elektrische Ladung">elektrische Ladung</a>
</td>
<td>neutral<br>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Masse_(Physik)" title="Masse (Physik)">Masse</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap"><style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r198372224">
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</style>1<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">008</span><span class="numericFormat-fractpart">664</span><span class="numericFormat-fractpart">916</span>06(40)</span> <a href="Atomare_Masseneinheit" title="Atomare Masseneinheit">u</a><br><span style="white-space:nowrap"><style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r252749370">
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</style>1<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">674</span><span class="numericFormat-fractpart">927</span><span class="numericFormat-fractpart">500</span>56(85)<span class="numericFormat-multiply" style="background-color:var(--color-base, #202122)">e</span><span class="numericFormat-10"><sup><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>27</sup></span></span> <a href="Kilogramm" title="Kilogramm">kg</a><br><span style="white-space:nowrap"><span class="numericFormat-1000">1</span>838<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">683</span><span class="numericFormat-fractpart">662</span>00(74)</span> <a href="Elektron" title="Elektron"><i>m</i><sub>e</sub></a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Ruheenergie" class="mw-redirect" title="Ruheenergie">Ruheenergie</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap">939<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">565</span><span class="numericFormat-fractpart">421</span>94(48)</span> <a href="Elektronenvolt#Verwendung_als_Einheit_für_die_Masse_in_der_Teilchenphysik" title="Elektronenvolt">MeV</a><br>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Ladungsradius" title="Ladungsradius">quadratischer<br>Ladungsradius</a>
</td>
<td>−0,1155(17) <a href="Femtometer" class="mw-redirect" title="Femtometer">fm</a><sup>2</sup>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Compton-Wellenl%C3%A4nge" title="Compton-Wellenlänge">Compton-Wellenlänge</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap">1<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">319</span><span class="numericFormat-fractpart">590</span><span class="numericFormat-fractpart">903</span>82(67)<span class="numericFormat-multiply" style="background-color:var(--color-base, #202122)">e</span><span class="numericFormat-10"><sup><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>15</sup></span></span> m
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Magnetisches_Dipolmoment" title="Magnetisches Dipolmoment">magnetisches Moment</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap"><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>9<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">662</span><span class="numericFormat-fractpart">365</span>3(23)<span class="numericFormat-multiply" style="background-color:var(--color-base, #202122)">e</span><span class="numericFormat-10"><sup><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>27</sup></span></span> <a href="Joule" title="Joule">J</a>/<a href="Tesla_(Einheit)" title="Tesla (Einheit)">T</a><br><span style="white-space:nowrap"><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>1<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">913</span><span class="numericFormat-fractpart">042</span>76(45)</span> <a href="Kernmagneton" title="Kernmagneton">μ<sub>N</sub></a><br>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Land%C3%A9-Faktor" title="Landé-Faktor">g-Faktor</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap"><span class="numericFormat-minus"><span>-</span></span>3<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">826</span><span class="numericFormat-fractpart">085</span>52(90)</span>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Gyromagnetisches_Verh%C3%A4ltnis" title="Gyromagnetisches Verhältnis">gyromagnetisches<br>Verhältnis</a>
</td>
<td><span style="white-space:nowrap">1<span class="numericFormat-dec"><span>.</span></span><span class="numericFormat-fractpart">832</span><span class="numericFormat-fractpart">471</span>74(43)<span class="numericFormat-multiply" style="background-color:var(--color-base, #202122)">e</span><span class="numericFormat-10"><sup>8</sup></span></span> (<a href="Radiant_(Einheit)" title="Radiant (Einheit)">rad</a>/<a href="Sekunde" title="Sekunde">s</a>)/<a href="Tesla_(Einheit)" title="Tesla (Einheit)">T</a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Spin" title="Spin">Spin</a><sup><a href="Parit%C3%A4t_(Physik)" title="Parität (Physik)">Parität</a></sup>
</td>
<td>½<sup>+</sup>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Isospin" title="Isospin">Isospin</a>
</td>
<td>½ (<i>I<sub>z</sub></i> = −½)
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Lebensdauer_(Physik)" class="mw-redirect" title="Lebensdauer (Physik)">mittlere Lebensdauer</a>
</td>
<td>878,4(5)s<sup id="cite_ref-PDG2022_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-PDG2022-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Fundamentale_Wechselwirkung" title="Fundamentale Wechselwirkung">Wechselwirkungen</a>
</td>
<td><a href="Starke_Wechselwirkung" title="Starke Wechselwirkung">stark</a><br><a href="Schwache_Wechselwirkung" title="Schwache Wechselwirkung">schwach</a><br><a href="Elektromagnetische_Wechselwirkung" title="Elektromagnetische Wechselwirkung">elektromagnetisch</a><br><a href="Gravitation" title="Gravitation">Gravitation</a>
</td></tr>
<tr>
<td><a href="Valenzquark" class="mw-redirect" title="Valenzquark">Valenzquarks</a>
</td>
<td>1 Up, 2 Down
</td></tr>
<tr>
<td colspan="2" style="text-align:center;"><span typeof="mw:File"></span>
</td></tr>
</tbody></table>
<p>Das <b>Neutron</b> [<style data-mw-deduplicate="TemplateStyles:r227981795">
/* start https://de.wikipedia.org/ */
.mw-parser-output .IPA a{text-decoration:none}
/* end https://de.wikipedia.org/ */
</style><span class="navigation-not-searchable"><span class="IPA"><a href="Liste_der_IPA-Zeichen" title="Liste der IPA-Zeichen"><span title="Aussprache im Internationalen Phonetischen Alphabet (IPA)" lang="zxx">ˈnɔɪ̯trɔn</span></a></span></span>] (<a href="Plural" title="Plural">Plural</a> <i>Neutronen</i> [<span class="navigation-not-searchable"><span class="IPA"><a href="Liste_der_IPA-Zeichen" title="Liste der IPA-Zeichen"><span title="Aussprache im Internationalen Phonetischen Alphabet (IPA)" lang="zxx">nɔɪ̯ˈtroːnən</span></a></span></span>]) ist ein elektrisch neutrales <a href="Subatomares_Teilchen" title="Subatomares Teilchen">subatomares Teilchen</a>. Es ist neben dem <a href="Proton" title="Proton">Proton</a> Bestandteil fast aller <a href="Atomkern" title="Atomkern">Atomkerne</a> und somit der uns vertrauten <a href="Materie_(Physik)" title="Materie (Physik)">Materie</a>. Neutron und Proton, gemeinsam <a href="Nukleon" title="Nukleon">Nukleonen</a> genannt, gehören als <a href="Baryon" title="Baryon">Baryonen</a> zu den <a href="Fermion" title="Fermion">Fermionen</a> und den <a href="Hadron" title="Hadron">Hadronen</a>. Üblicherweise wird das Neutron mit dem Formelzeichen <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {n} }">
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<mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0">
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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \mathrm {n} }</annotation>
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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/2115b73cf1c7b6939b883b791a2eeec9545ea4da.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.338ex; width:1.293ex; height:1.676ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {n} }" loading="lazy"></span> bezeichnet.
</p><p>Wenn ein Neutron nicht in einem Atomkern gebunden ist – man nennt es dann auch „frei“ –, ist es instabil, allerdings mit vergleichsweise langer mittlerer <a href="Lebensdauer_(Physik)" class="mw-redirect" title="Lebensdauer (Physik)">Lebensdauer</a> von 878 s (dies entspricht einer <a href="Halbwertszeit" title="Halbwertszeit">Halbwertszeit</a> von 610 s). Es wandelt sich durch <a href="Betazerfall" title="Betazerfall">Betazerfall</a> um in ein Proton, ein <a href="Elektron" title="Elektron">Elektron</a> und ein <a href="Neutrino" title="Neutrino">Elektron-Antineutrino</a>.
</p><p>Die <a href="Forschung_mit_Neutronen" title="Forschung mit Neutronen">Neutronenforschung</a> ist ein physikalisches Fachgebiet, historisch bekannt als <i>Neutronenphysik</i>. Des Weiteren schaffen die <a href="Kernphysik" title="Kernphysik">Kern-</a> und die <a href="Teilchenphysik" title="Teilchenphysik">Teilchenphysik</a> weitere Grundlagen für die Forschung an und mit Neutronen. Anwendungen finden sich unter anderem in der <a href="Kerntechnik" title="Kerntechnik">Kerntechnik</a>, speziell seien hier die <a href="Forschungsreaktor" title="Forschungsreaktor">Forschungsreaktoren</a> als <a href="Neutronenquelle" title="Neutronenquelle">Neutronenquellen</a> genannt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Physikalische_Beschreibung">Physikalische Beschreibung</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Elementare_Eigenschaften">Elementare Eigenschaften</h3></div>
<p>Das Neutron trägt keine <a href="Elektrische_Ladung" title="Elektrische Ladung">elektrische Ladung</a> (daher der Name), aber ein <a href="Magnetisches_Moment" class="mw-redirect" title="Magnetisches Moment">magnetisches Moment</a> von −1,91 <a href="Kernmagneton" title="Kernmagneton">Kernmagnetonen</a>. Seine Masse beträgt rund 1,675 · 10<sup>−27</sup> kg (1,008 665 <a href="Atomare_Masseneinheit" title="Atomare Masseneinheit">u</a>). Es ist als Baryon aus drei <a href="Quark_(Physik)" title="Quark (Physik)">Quarks</a> zusammengesetzt – einem up-Quark und zwei down-Quarks (Formel udd). Das Neutron hat den <a href="Spin" title="Spin">Spin</a> 1/2 und ist damit ein Fermion. Als zusammengesetztes Teilchen ist es räumlich ausgedehnt, mit einem Durchmesser von ca. 1,7 · 10<sup>−15</sup> m. Der mittlere quadratische <a href="Ladungsradius" title="Ladungsradius">Ladungsradius</a> beträgt <span style="white-space:nowrap">⟨<i>r</i><sup>2</sup>⟩ = −0,1155(17) fm<sup>2</sup></span>.<sup id="cite_ref-PDG2022_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-PDG2022-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Diesen von Null verschiedenen, negativen Wert kann man so interpretieren, dass die negativ geladenen down-Quarks im Mittel etwas weiter vom Zentrum entfernt sind als das up-Quark.
</p><p>Das <a href="Antiteilchen" title="Antiteilchen">Antiteilchen</a> des Neutrons ist das <a href="Antineutron" title="Antineutron">Antineutron</a>, das erstmals 1956 von <a href="Bruce_Cork" title="Bruce Cork">Bruce Cork</a> am <a href="Bevatron" title="Bevatron">Bevatron</a> bei Proton-Proton-Stößen nachgewiesen wurde.
</p><p>Ein kurzlebiges, beobachtbares, aber nicht gebundenes System aus zwei Neutronen ist das <a href="Dineutron" title="Dineutron">Dineutron</a>.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Elementare_Wechselwirkungen">Elementare Wechselwirkungen</h3></div>
<p>Das Neutron unterliegt allen in der Physik bekannten vier <a href="Grundkr%C3%A4fte" class="mw-redirect" title="Grundkräfte">Wechselwirkungen</a>: der <a href="Gravitationskraft" class="mw-redirect" title="Gravitationskraft">Gravitationskraft</a>, der <a href="Starke_Wechselwirkung" title="Starke Wechselwirkung">starken</a>, der <a href="Elektromagnetische_Wechselwirkung" title="Elektromagnetische Wechselwirkung">elektromagnetischen</a> und der <a href="Schwache_Wechselwirkung" title="Schwache Wechselwirkung">schwachen Wechselwirkung</a>.
</p><p>Die starke Wechselwirkung – genauer die Kernkraft, eine Art Restwechselwirkung der zwischen den Quarks wirkenden starken Wechselwirkung – ist dafür verantwortlich, dass Neutronen in Kernen gebunden sind, und bestimmt auch das Verhalten von Neutronen bei Stößen mit Atomkernen.
</p><p>Das Neutron ist zwar elektrisch neutral und unterliegt damit nicht der elektrostatischen Anziehung oder Abstoßung, aber aufgrund seines magnetischen Moments trotzdem der elektromagnetischen Wechselwirkung. Diese Tatsache sowie die räumliche Ausdehnung sind klare Indizien dafür, dass das Neutron ein zusammengesetztes Teilchen ist.
</p><p>Die schwache Wechselwirkung ist verantwortlich für den <a href="Betazerfall" title="Betazerfall">Betazerfall</a> des (<i>freien</i>, s. unten) Neutrons in ein Proton, ein <a href="Elektron" title="Elektron">Elektron</a> und ein <a href="Neutrino" title="Neutrino">Elektron-Antineutrino</a>.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Zerfall_und_Lebensdauer">Zerfall und Lebensdauer</h3></div>
<p>Das Neutron hat mit 939,6 MeV eine um 1,3 MeV (0,14 %) größere <a href="Ruheenergie" class="mw-redirect" title="Ruheenergie">Ruheenergie</a> als das Proton. Es zerfällt, falls es nicht in einem Atomkern gebunden ist, als <a href="Betastrahlung" title="Betastrahlung">Beta-Minus-Strahler</a> (β<sup>−</sup>-Strahler) in ein Proton, ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino:
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {n} \rightarrow \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+0{,}78\,\mathrm {MeV} }">
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<mstyle displaystyle="true" scriptlevel="0">
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<mo stretchy="false">→<!-- → --></mo>
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<mo>+</mo>
<msup>
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<mi mathvariant="normal">e</mi>
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<mo>−<!-- − --></mo>
</mrow>
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<mo>+</mo>
<msub>
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<mrow class="MJX-TeXAtom-ORD">
<mover>
<mi>ν<!-- ν --></mi>
<mo stretchy="false">¯<!-- ¯ --></mo>
</mover>
</mrow>
</mrow>
<mrow class="MJX-TeXAtom-ORD">
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>+</mo>
<mn>0</mn>
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<mo>,</mo>
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<mn>78</mn>
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<mi mathvariant="normal">e</mi>
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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle \mathrm {n} \rightarrow \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+0{,}78\,\mathrm {MeV} }</annotation>
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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/886745f36f978283c6fbdd15b9cd2b62492af756.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:29.006ex; height:2.843ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {n} \rightarrow \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{e}+0{,}78\,\mathrm {MeV} }" loading="lazy"></span>.</dd></dl>
<p>Die <a href="Lebensdauer_(Physik)" class="mw-redirect" title="Lebensdauer (Physik)">mittlere Lebensdauer</a> des Neutrons beträgt etwa 878 Sekunden<sup id="cite_ref-PDG2022_2-2" class="reference"><a href="#cite_note-PDG2022-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> (knapp 15 Minuten); dies entspricht einer <a href="Halbwertszeit" title="Halbwertszeit">Halbwertszeit</a> von etwa 610 Sekunden. Das ist die mit Abstand größte Halbwertszeit aller instabilen <a href="Hadron" title="Hadron">Hadronen</a>. Sie ist schwierig zu messen, denn ein in normaler materieller Umgebung (auch in Luft) freigesetztes Neutron wird meist in Sekundenbruchteilen wieder von einem Atomkern absorbiert, „erlebt“ seinen Zerfall also nicht. Dementsprechend ist der Zerfall bei praktischen Anwendungen bedeutungslos, und das Neutron kann dafür als stabiles Teilchen angesehen werden.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Grundlagenphysikalisch ist der Zerfall jedoch interessant. In einer frühen Phase des Universums machten freie Neutronen einen bedeutenden Teil der Materie aus; man kann die Entstehung besonders der leichten Elemente (und deren Isotopenverteilung) besser nachvollziehen, wenn die Lebensdauer des Neutrons genau bekannt ist. Außerdem erhofft man sich ein besseres Verständnis der schwachen Wechselwirkung.
</p><p>Die Lebensdauer des Neutrons kann mit Hilfe zweier verschiedener Methoden bestimmt werden: mit der Strahl-Methode, die 888,0 ± 2,0 s ergibt, und der Flaschen-Methode, die 879,6 ± 0,6 s (nach neueren Messungen 877,7 ± 0,8 s (2018)<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> bzw. 877,75 ± 0,38 s (2021)<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>) ergibt. Mit Verbesserung der Messmethoden ist dieser Unterschied von ca. 1 %, den man anfangs für einen Messfehler hielt, immer signifikanter geworden und liegt mittlerweile bei etwas mehr als 4 σ.<sup id="cite_ref-sdw2018-05_6-0" class="reference"><a href="#cite_note-sdw2018-05-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-sdw2016-06_7-0" class="reference"><a href="#cite_note-sdw2016-06-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Ursache ist unbekannt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Neutronen_als_Bestandteile_von_Atomkernen">Neutronen als Bestandteile von Atomkernen</h2></div>
<p>Mit Ausnahme des häufigsten <a href="Wasserstoff#Isotope" title="Wasserstoff">Wasserstoffisotops</a> (Protium, <sup>1</sup>H), dessen Atomkern nur aus einem einzelnen Proton besteht, enthalten alle <a href="Atomkern" title="Atomkern">Atomkerne</a> sowohl Protonen als auch Neutronen. Atome mit gleicher Protonenanzahl, aber unterschiedlicher Neutronenanzahl heißen <a href="Isotop" title="Isotop">Isotope</a>. Die Teilchenarten Proton und Neutron werden zusammenfassend <a href="Nukleon" title="Nukleon">Nukleonen</a> (von lateinisch <i>nucleus</i>, Kern) genannt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="β−-_und_β+-Zerfall_von_Atomkernen"><span id=".CE.B2.E2.88.92-_und_.CE.B2.2B-Zerfall_von_Atomkernen"></span>β<sup>−</sup>- und β<sup>+</sup>-Zerfall von Atomkernen</h3></div>
<div class="hauptartikel" role="navigation"><span class="hauptartikel-pfeil" title="siehe" aria-hidden="true" role="presentation">→ </span><i><span class="hauptartikel-text">Hauptartikel</span>: <a href="Betazerfall" title="Betazerfall">Betazerfall</a></i></div>
<p>Wie stark ein Atomkern gebunden ist, hängt von der Zahl der Protonen <i>Z</i> und Neutronen <i>N</i>, vor allem aber vom Verhältnis dieser Zahlen ab. Bei leichteren Kernen ist die Bindung bei etwa gleicher Anzahl (<i>N/Z</i> ≈ 1) am stärksten (z. B. ist bei der <a href="Massenzahl" title="Massenzahl">Massenzahl</a> 40 der stabilste Kern <sup>40</sup>Ca mit je 20 Protonen und Neutronen); bei großen Massenzahlen verschiebt sich das Verhältnis bis hin zu <i>N/Z</i> ≈ 1,5, z. B. in <sup>208</sup>Pb, da mit wachsendem <i>Z</i> die elektrische Abstoßung der Protonen zunehmend destabilisierend wirkt. Dieser Unterschied in der Bindungsenergie wirkt sich stärker als der eher geringe Massenunterschied von Proton und Neutron aus, so dass von Kernen gleicher Massenzahl diese jeweils am stabilsten sind.
</p><p>Ein zu neutronenreicher Kern kann sich – wie das freie Neutron – durch β<sup>−</sup>-Zerfall unter Beibehaltung der Massenzahl in einen Kern umwandeln, der ein Neutron weniger und ein Proton mehr hat. Dabei hat sich ein Neutron in ein Proton umgewandelt. Dagegen kann sich ein zu neutronenarmer Kern durch β<sup>+</sup>-Zerfall in einen Kern umwandeln, der ein Neutron mehr und ein Proton weniger hat. Dabei wandelt sich ein Proton in ein Neutron um, ein Vorgang, der bei freien Protonen nicht möglich ist.
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {p} +1{,}80\,\mathrm {MeV} \rightarrow \mathrm {n} +\mathrm {e} ^{+}+\nu _{e}}">
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<p>Die Umkehrung des Neutronenzerfalls tritt auf, wenn ein protonenreicher Atomkern mit einem Elektron der Atomhülle reagiert (<a href="Elektroneneinfang" title="Elektroneneinfang">Elektroneneinfang</a>) sowie unter den extremen Bedingungen bei der Entstehung eines <a href="Neutronenstern" title="Neutronenstern">Neutronensterns</a>:
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+0{,}78\,\mathrm {MeV} \rightarrow \mathrm {n} +\nu _{e}}">
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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Freie_Neutronen">Freie Neutronen</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Erzeugung">Erzeugung</h3></div>
<p>Es gibt viele verschiedene Arten von <a href="Neutronenquelle" title="Neutronenquelle">Neutronenquellen</a>, in denen Neutronen aus Atomkernen freigesetzt werden.
</p><p>Zur Untersuchung von <a href="Kondensierte_Materie" title="Kondensierte Materie">kondensierter Materie</a> durch elastische und inelastische <a href="Neutronenstreuung" title="Neutronenstreuung">Neutronenstreuung</a> werden vor allem Neutronen aus Forschungsreaktoren genutzt. Dort werden die Neutronen bei der <a href="Kernspaltung" title="Kernspaltung">Kernspaltung</a> frei. Diese schnellen Neutronen haben Energien im Bereich von einigen <a href="Elektronenvolt" title="Elektronenvolt">MeV</a> und müssen für Materialuntersuchungen erst auf rund ein Millionstel ihrer Bewegungsenergie abgebremst werden. Eine neuere Alternative zu Forschungsreaktoren sind <a href="Neutronenquelle#Spallations-Neutronenquellen" title="Neutronenquelle">Spallationsquellen</a>.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Nachweis">Nachweis</h3></div>
<p>Da Neutronen keine elektrische Ladung tragen, können sie nicht direkt mit auf <a href="Ionisierung" class="mw-redirect" title="Ionisierung">Ionisierung</a> beruhenden Detektoren nachgewiesen werden. Der Nachweis von Neutronen geschieht mittels <a href="Neutronendetektor" title="Neutronendetektor">Neutronendetektoren</a>. Bei niedrigen Neutronenenergien (unter etwa hundert keV) beruhen diese stets auf einer geeigneten <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktion</a>, z. B. Neutronenabsorption mit anschließendem Zerfall:
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {n} +{}^{3}\mathrm {He} \rightarrow {}^{3}\mathrm {H} +{}^{1}\mathrm {H} +0{,}764\,\mathrm {MeV} }">
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</math></span><img src="./_assets_/eb734a37dd21ce173a46342d1cc64c92/b4bdf90ed690d063d06e7b1228725c045a6ba6f4.svg" class="mwe-math-fallback-image-inline mw-invert skin-invert" aria-hidden="true" style="vertical-align: -0.671ex; width:33.442ex; height:3.009ex;" alt="{\displaystyle \mathrm {n} +{}^{3}\mathrm {He} \rightarrow {}^{3}\mathrm {H} +{}^{1}\mathrm {H} +0{,}764\,\mathrm {MeV} }" loading="lazy"></span> siehe <a href="Helium-3#Neutronendetektion" title="Helium-3">Neutronendetektion mit Helium-3</a></dd></dl>
<p>Bei höheren Energien kann auch der Rückstoß ausgenutzt werden, den ein geladenes Teilchen (meist <a href="Proton" title="Proton">Proton</a>) bei der <a href="Streuung_(Physik)" title="Streuung (Physik)">Streuung</a> des Neutrons erfährt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Klassifizierung">Klassifizierung</h3></div>
<p>Die Wechselwirkung freier Neutronen mit Materie ist je nach ihrer kinetischen Energie sehr verschieden. Deswegen werden Neutronen nach ihrer Energie klassifiziert. Die Bezeichnungen werden nicht ganz einheitlich verwendet. Folgende Tabelle ist angelehnt an<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>:
</p>
<dl><dd><table class="wikitable">
<tbody><tr>
<th>Klassifizierung</th>
<th>kinetische Energie</th>
<th>Geschwindigkeit</th>
<th>Temperatur
</th></tr>
<tr>
<td><b>Langsame Neutronen</b></td>
<td>bis 100 eV</td>
<td>bis 150 km/s</td>
<td>bis 800 kK
</td></tr>
<tr>
<td> Ultrakalte Neutronen (UCN)</td>
<td>bis 0,23 µeV</td>
<td>bis 6,8 m/s</td>
<td>bis 1,8 mK
</td></tr>
<tr>
<td> Sehr kalte Neutronen (VCN)</td>
<td>~ 0,1 meV</td>
<td>~ 150 m/s</td>
<td>~ 1 K
</td></tr>
<tr>
<td> Kalte Neutronen</td>
<td>unter 25 meV</td>
<td>unter 2,2 km/s</td>
<td>unter 200 K
</td></tr>
<tr>
<td> <a href="Thermische_Neutronen" class="mw-redirect" title="Thermische Neutronen">Thermische Neutronen</a></td>
<td>etwa 25 meV</td>
<td>etwa 2,2 km/s</td>
<td>etwa 200 K
</td></tr>
<tr>
<td> Epithermische Neutronen</td>
<td>25 meV bis 1 eV</td>
<td>2,2 km/s bis 15 km/s</td>
<td>200 K bis 8 kK
</td></tr>
<tr>
<td> Resonanzneutronen</td>
<td>1 eV bis 100 eV</td>
<td>15 km/s bis 150 km/s</td>
<td>8 kK bis 800 kK
</td></tr>
<tr>
<td><b>Mittelschnelle Neutronen</b></td>
<td>100 eV bis 500 keV</td>
<td>150 km/s bis 10 000 km/s</td>
<td>800 kK bis 4 GK
</td></tr>
<tr>
<td><b>Schnelle Neutronen</b></td>
<td>über 500 keV</td>
<td>über 10 000 km/s</td>
<td>über 4 GK
</td></tr></tbody></table></dd></dl>
<p>Neutronenquellen, egal welcher Art, erzeugen schnelle Neutronen mit 2 MeV bis 5 MeV. Durch <a href="Moderator_(Physik)" title="Moderator (Physik)">Moderatoren</a> können diese auf Temperaturen bis zu der des Moderators abgebremst werden. Je nach Stärke der Moderation sind so mittelschnelle bis hin zu thermischen Neutronen erzeugbar. Mit Hilfe tiefgekühlter Moderatoren sind kalte bis sehr kalte Neutronen (VCN) erzeugbar. Noch weiter können Neutronen mit Hilfe von Neutronenzentrifugen gekühlt werden.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="„Kalte“_und_„heiße“_Neutronen"><span id=".E2.80.9EKalte.E2.80.9C_und_.E2.80.9Ehei.C3.9Fe.E2.80.9C_Neutronen"></span>„Kalte“ und „heiße“ Neutronen</h4></div>
<p>Mit zusätzlichen Moderatoren hoher oder niedriger <a href="Temperatur" title="Temperatur">Temperatur</a> kann das Energiespektrum der Neutronen verschoben werden. Diese zusätzlichen Moderatoren an <a href="Forschungsreaktor" title="Forschungsreaktor">Forschungsreaktoren</a> bezeichnet man auch als sekundäre Neutronenquellen. Zur Gewinnung „kalter“ Neutronen dient häufig flüssiges <a href="Deuterium" title="Deuterium">Deuterium</a> mit einer Temperatur von etwa 20 K. „Heiße“ Neutronen werden in der Regel mit Graphit-Moderatoren bei etwa 3000 K erzeugt. Kalte, thermische und heiße Neutronen weisen jeweils eine bestimmte, mehr oder weniger breite Energieverteilung und damit <a href="De-Broglie-Wellenl%C3%A4nge" class="mw-redirect" title="De-Broglie-Wellenlänge">Wellenlängenverteilung</a> auf.
</p><p>Die Neutronen aus einem Forschungsreaktor werden durch Strahlrohre (<a href="Neutronenleiter" title="Neutronenleiter">Neutronenleiter</a>) aus dem Moderatortank oder den sekundären Neutronenquellen zu den Experimenten geleitet. Allerdings müssen noch genügend viele Neutronen im <a href="Reaktorkern" title="Reaktorkern">Reaktorkern</a> verbleiben oder dorthin zurück reflektiert werden, um die Kettenreaktion aufrechtzuerhalten.
</p><p><i>Ultrakalte</i> Neutronen (UCN) haben nur sehr geringe <a href="Kinetische_Energie" title="Kinetische Energie">kinetische Energie</a> und bewegen sich mit weniger als 6,8 m/s, so dass sie sich magnetisch, mechanisch oder gravitativ speichern lassen. Von Gefäßwänden aus <a href="Beryllium" title="Beryllium">Beryllium</a>, <a href="Berylliumoxid" title="Berylliumoxid">Berylliumoxid</a>, <a href="Magnesium" title="Magnesium">Magnesium</a>, <a href="Aluminium" title="Aluminium">Aluminium</a> oder <a href="Nickel" title="Nickel">Nickel</a> werden sie unterhalb einer materialabhängigen Grenzenergie reflektiert. Speicherexperimente ermöglichen minutenlange Beobachtungsdauern, viel länger als bei Experimenten an Neutronenstrahlen.<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Monochromatische_Neutronen">Monochromatische Neutronen</h4></div>
<p>Für viele Experimente werden monoenergetische Neutronen, also Neutronen einheitlicher Energie, benötigt. Diese erhält man an Reaktoren z. B. durch den Einsatz eines <a href="Monochromator" title="Monochromator">Monochromators</a>. Dies ist ein <a href="Einkristall" title="Einkristall">Einkristall</a> oder Mosaik-Kristall aus beispielsweise Silizium, Germanium, Kupfer oder Graphit; durch Nutzung bestimmter <a href="Bragg-Gleichung" title="Bragg-Gleichung">Bragg-Reflexe</a> und Monochromatorwinkel können verschiedene Wellenlängen (Energien) aus der Wellenlängenverteilung ausgewählt werden (siehe auch <a href="Neutronensuperspiegel" title="Neutronensuperspiegel">Neutronensuperspiegel</a>).
</p><p>Monochromatische Neutronen höherer Energien können an Beschleunigern aus geeigneten Kernreaktionen gewonnen werden.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Wirkung_von_Neutronenstrahlen">Wirkung von Neutronenstrahlen</h3></div>
<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Typische_von_Neutronen_ausgelöste_Prozesse"><span id="Typische_von_Neutronen_ausgel.C3.B6ste_Prozesse"></span>Typische von Neutronen ausgelöste Prozesse</h4></div>
<p>Neutronen können an Atomkernen <a href="Streuung_(Physik)" title="Streuung (Physik)">gestreut</a> werden oder sonstige <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktionen</a> mit ihnen eingehen.
</p><p>Die Streuung kann elastisch oder inelastisch sein. Bei inelastischer Streuung verbleibt der Atomkern in einem <a href="Angeregter_Zustand" title="Angeregter Zustand">angeregten Zustand</a>, der dann (meist) durch Emission von <a href="Gammastrahlung" title="Gammastrahlung">Gammastrahlung</a> zum Grundzustand zurückkehrt. Die elastische Streuung schneller Neutronen an leichten Atomkernen (<a href="Moderator_(Physik)" title="Moderator (Physik)">Moderatoren</a>) bewirkt ihre Abbremsung, bis sie zu <a href="Thermisches_Neutron" title="Thermisches Neutron">thermischen Neutronen</a> werden.
</p><p>Insbesondere thermische Neutronen werden von vielen Atomkernen absorbiert. Wird danach nur Gammastrahlung, aber kein Teilchen mit Masse emittiert, heißt diese Reaktion <a href="Neutroneneinfang" title="Neutroneneinfang">Neutroneneinfang</a>. Der entstandene neue Atomkern ist das um eine <a href="Atomare_Masseneinheit" title="Atomare Masseneinheit">Masseneinheit</a> schwerere <a href="Isotop" title="Isotop">Isotop</a> des ursprünglichen Kerns und kann radioaktiv sein (<a href="Neutronenaktivierung" title="Neutronenaktivierung">Neutronenaktivierung</a>). Nuklide mit besonders großem <a href="Wirkungsquerschnitt" title="Wirkungsquerschnitt">Wirkungsquerschnitt</a> für die Absorption thermischer Neutronen werden als <a href="Neutronenabsorber" title="Neutronenabsorber">Neutronenabsorber</a> bezeichnet. Technisch verwendet werden meist <sup>113</sup><a href="Cadmium" title="Cadmium">Cd</a> und <sup>10</sup><a href="Bor" title="Bor">B</a>, etwa in Neutronenabschirmungen und zur Steuerung von <a href="Kernreaktor" title="Kernreaktor">Kernreaktoren</a>.
</p><p>Einige sehr schwere Nuklide können durch Neutronenabsorption <a href="Kernspaltung" title="Kernspaltung">gespalten</a> werden. Setzt die Spaltung eines Atomkerns mehrere neue Neutronen frei, kann sich eine <a href="Kettenreaktion_(Kernphysik)" class="mw-redirect" title="Kettenreaktion (Kernphysik)">Kettenreaktion</a> mit Freisetzung großer Energiemengen ergeben. Dies wird sowohl kontrolliert in Kernreaktoren wie auch unkontrolliert in <a href="Kernwaffe" title="Kernwaffe">Kernwaffen</a> genutzt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading4"><h4 id="Wirkungen_auf_Materie">Wirkungen auf Materie</h4></div>
<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;"><span class="sieheauch-text">Siehe auch</span>: <a href="Strahlenschaden" title="Strahlenschaden">Strahlenschaden</a></div>
<p>Die Materialeigenschaften von Metallen und anderen Werkstoffen werden durch Neutronenbestrahlung verschlechtert. Dies begrenzt die Lebensdauer von Komponenten in z. B. Kernreaktoren. In eventuellen <a href="Kernfusionsreaktor" title="Kernfusionsreaktor">Kernfusionsreaktoren</a> mit ihrer höheren Energie der Neutronen träte dieses Problem verstärkt auf.
</p><p>Die Wirkung auf lebendes <a href="Gewebe_(Biologie)" title="Gewebe (Biologie)">Gewebe</a> ist ebenfalls schädlich. Sie beruht bei schnellen Neutronen größtenteils auf von diesen angestoßenen Protonen, die einer stark <a href="Ionisierende_Strahlung" title="Ionisierende Strahlung">ionisierenden Strahlung</a> entsprechen. Diese Schadwirkung ist gelegentlich als <a href="Strahlentherapie" title="Strahlentherapie">Strahlentherapie</a> zur Bekämpfung von Krebszellen erprobt worden. Thermische Neutronen erzeugen durch <a href="Neutroneneinfang" title="Neutroneneinfang">Neutroneneinfang</a> in Wasserstoff Gammastrahlung, die ihrerseits ionisiert.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Anwendungen">Anwendungen</h3></div>
<p>In Kernreaktoren, Kernfusionsreaktoren und Kernwaffen spielen freie (thermische bis schnelle) Neutronen eine entscheidende Rolle. Die wichtigste physikalische Größe ist dabei der orts- und zeitabhängige <a href="Neutronenfluss" title="Neutronenfluss">Neutronenfluss</a>. Er wird rechnerisch-numerisch mit der Theorie der <a href="Neutronendiffusion" title="Neutronendiffusion">Neutronendiffusion</a> oder auf Grundlage der <a href="Boltzmann-Gleichung" title="Boltzmann-Gleichung">Boltzmann-Gleichung</a> oder auch der <a href="Monte-Carlo-Simulation" title="Monte-Carlo-Simulation">Monte-Carlo-Simulation</a> behandelt.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Entdeckung_und_Erforschung">Entdeckung und Erforschung</h2></div>
<p><a href="Ernest_Rutherford" title="Ernest Rutherford">Ernest Rutherford</a> sagte im Jahr 1920 einen neutralen Kernbaustein voraus, bei dem es sich möglicherweise um eine Proton-Elektron-Kombination handele, er sprach von einem „kollabierten Wasserstoffatom“.<sup id="cite_ref-Miller_10-0" class="reference"><a href="#cite_note-Miller-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> <a href="William_D._Harkins" title="William D. Harkins">William D. Harkins</a> bezeichnete dieses Teilchen 1921 als Neutron.<sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Die ersten Schritte zur Entdeckung des Neutrons wurden von <a href="Walther_Bothe" title="Walther Bothe">Walther Bothe</a> und seinem Studenten Herbert Becker getan. Sie beschrieben im Jahr 1930 einen ungewöhnlichen Typ von Strahlung, der entstand, wenn sie <a href="Beryllium" title="Beryllium">Beryllium</a> mit <a href="Alphastrahlung" title="Alphastrahlung">Alphastrahlung</a> aus dem radioaktiven Zerfall von <a href="Polonium" title="Polonium">Polonium</a> beschossen. Ziel war es, Beobachtungen Ernest Rutherfords zu bestätigen, wonach bei diesem Vorgang eine sehr energiereiche Strahlung emittiert wurde. Dementsprechend hielten sie die durchdringende Strahlung, die sie bei diesen Versuchen mit Hilfe von elektrischen Zählmethoden feststellen konnten, anfänglich fälschlicherweise für <a href="Gammastrahlung" title="Gammastrahlung">Gammastrahlung</a>. Die gleichen Versuche machten sie auch mit <a href="Lithium" title="Lithium">Lithium</a> und <a href="Bor" title="Bor">Bor</a> und kamen schlussendlich zum Ergebnis, dass die beobachteten „Gammastrahlen“ mehr Energie besaßen als die Alphateilchen, mit denen sie die Atome beschossen hatten. Bei der Bestrahlung von Beryllium mit Alphateilchen entstand nicht – wie zuvor erwartet – Bor, sondern <a href="Kohlenstoff" title="Kohlenstoff">Kohlenstoff</a>. In heutiger Schreibweise lautet die beobachtete <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktion</a>:
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {}_{4}^{9}\mathrm {Be} +{}_{2}^{4}\alpha \to {}_{\ 6}^{12}\mathrm {C} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} }">
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<annotation encoding="application/x-tex">{\displaystyle {}_{4}^{9}\mathrm {Be} +{}_{2}^{4}\alpha \to {}_{\ 6}^{12}\mathrm {C} +{}_{0}^{1}\mathrm {n} }</annotation>
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<p>oder in Kurzform
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle {}^{9}\mathrm {Be} (\alpha ,{\text{n}}){}^{12}\mathrm {C} }">
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<p>Die beobachtete, sehr energiereiche Strahlung hatte ein großes Durchdringungsvermögen durch Materie, zeigte jedoch sonst ein für Gammastrahlung ungewöhnliches Verhalten. Sie vermochte zum Beispiel leichte Atome in schnelle Bewegung zu versetzen. Eine genauere Analyse zeigte, dass die Energie dieser „Gammastrahlung“ so groß hätte sein müssen, dass sie alles bis dahin Bekannte weit übertroffen hätte. So kamen mehr und mehr Zweifel auf, ob es sich wirklich um Gammastrahlen handelte. Entsprechend dem durchgeführten Versuch nannte man die Strahlung inzwischen „Beryllium-Strahlung“.
</p><p>1931 stellten <a href="Ir%C3%A8ne_Joliot-Curie" title="Irène Joliot-Curie">Irène Joliot-Curie</a> und ihr Ehemann <a href="Fr%C3%A9d%C3%A9ric_Joliot-Curie" title="Frédéric Joliot-Curie">Frédéric Joliot-Curie</a> bei Experimenten mit der Beryllium-Strahlung folgende Tatsache fest: Lässt man die „Beryllium-Strahlung“ in eine <a href="Ionisationskammer" title="Ionisationskammer">Ionisationskammer</a> treffen, so zeigt diese keinen nennenswerten Strom an. Bringt man jedoch vor die Ionisationskammer eine wasserstoffhaltige Materialschicht (zum Beispiel Paraffin), dann steigt der Strom in der Kammer stark an. Als Ursache vermutete das Ehepaar Joliot-Curie, dass die „Beryllium-Strahlung“ aus dem wasserstoffhaltigen Paraffin Protonen herauslöst, welche dann in der Ionisationskammer <a href="Ionisierung" class="mw-redirect" title="Ionisierung">Ionisierung</a> bewirken. Sie konnten ihre Vermutung durch den Nachweis solcher Rückstoß-Protonen in der <a href="Nebelkammer" title="Nebelkammer">Wilsonschen Nebelkammer</a> belegen. Als Mechanismus vermuteten sie einen dem <a href="Compton-Effekt" title="Compton-Effekt">Compton-Effekt</a> verwandten Vorgang. Die harte Gammastrahlung sollte den Protonen den notwendigen Impuls übertragen. Abschätzungen zeigten jedoch, dass zur Erzeugung eines Rückstoßprotons, dessen Spurlänge in der Nebelkammer etwa 26 cm betrug, eine unrealistisch hohe Gammaenergie von etwa 50 MeV notwendig wäre.
</p>
<p><a href="James_Chadwick" title="James Chadwick">James Chadwick</a> – ein Schüler Rutherfords, der wie dieser zunächst die Hypothese eines stark gebundenen Elektron-Proton-Zustands vertrat<sup id="cite_ref-Miller_10-1" class="reference"><a href="#cite_note-Miller-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> – glaubte wie dieser nicht an einen „Compton-Effekt beim Proton“ und nahm an, dass die „Beryllium-Strahlung“ aus Teilchen bestehen müsse. Als Irène und Frédéric Joliot-Curie ihre Versuchsergebnisse veröffentlichten, in denen sie zeigten, dass Bothes „Beryllium-Strahlung“ in der Lage war, aus <a href="Paraffin" title="Paraffin">Paraffin</a> Protonen mit hoher Energie herauszuschlagen, war für Chadwick klar, dass es sich nicht um Gammastrahlung, sondern nur um Teilchen mit einer dem Proton vergleichbaren Masse handeln konnte. In den zahlreichen Versuchen wiederholte er die Experimente von Joliot-Curie und bestätigte deren Beobachtung. 1932 konnte er experimentell erhärten, dass es sich bei der „Beryllium-Strahlung“ nicht um Gammastrahlen, sondern um schnell bewegte Teilchen handelte, die ungefähr die Masse des Protons besitzen, jedoch elektrisch neutral sind; die Eigenschaften dieser Strahlung waren eher mit denen eines bereits zwölf Jahre zuvor von Ernest Rutherford als Kernbaustein vermuteten neutralen Teilchens in Einklang zu bringen. Da die nunmehr entdeckten Teilchen keine elektrische Ladung trugen, nannte er sie Neutronen. Chadwick veröffentlichte seine Entdeckung im Jahr 1932.<sup id="cite_ref-12" class="reference"><a href="#cite_note-12"><span class="cite-bracket">[</span>12<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Publikation erschien unter <i>Letters to the Editor</i>, ist knapp eine Seite lang und trug ihm im Jahre 1935 den Nobelpreis für Physik ein.
</p><p>Dass gerade die Kombination von Beryllium als <a href="Target_(Physik)" title="Target (Physik)">Target</a> und Polonium als Alphateilchen-Quelle eine hohe Neutronenausbeute ergibt, erklärt sich nach heutigem Wissen daraus, dass der Energiegewinn (Q-Wert) der <span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle (\alpha ,{\text{n}})}">
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</p><p>Mit der Entdeckung des Neutrons konnte die Beschreibung des <a href="Atomaufbau" class="mw-redirect" title="Atomaufbau">Atomaufbaus</a> vorerst vollendet werden: Der Atomkern, bestehend aus Protonen und Neutronen, wird von einer <a href="Elektronenh%C3%BClle" class="mw-redirect" title="Elektronenhülle">Hülle aus Elektronen</a> umgeben. Bei einem elektrisch neutralen Atom ist die Anzahl der negativ geladenen Elektronen gleich der der positiv geladenen Protonen im Atomkern, wohingegen die Anzahl der Neutronen im Kern variieren kann.
</p><p>Im gleichen Jahr 1932 stellte <a href="Werner_Heisenberg" title="Werner Heisenberg">Werner Heisenberg</a> seine Nukleonentheorie auf.
</p><p>Noch 1940 nahm man an, dass das Neutron eine Verbindung aus Proton und Elektron darstellt. So hätte man alle Atome auf diese zwei Bausteine zurückführen können. Erst mit der weiteren Entwicklung der Quantenmechanik und der Kernphysik wurde klar, dass es keine Elektronen als dauerhafte Bestandteile des Kerns geben kann.
</p><p>„Neutron“ war ursprünglich <a href="Wolfgang_Pauli" title="Wolfgang Pauli">Wolfgang Paulis</a> Bezeichnung für das 1930 von ihm postulierte Auftreten eines (Anti-)<a href="Neutrino" title="Neutrino">Neutrinos</a> beim Betazerfall gewesen. Die Bezeichnung Neutrino, vorgeschlagen von <a href="Enrico_Fermi" title="Enrico Fermi">Enrico Fermi</a>, etablierte sich erst später.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Fachartikel">Fachartikel</h3></div>
<ul><li><a href="Dirk_Dubbers" title="Dirk Dubbers">Dirk Dubbers</a>, <a href="Reinhard_Scherm" title="Reinhard Scherm">Reinhard Scherm</a>: <cite style="font-style:italic">Neutronen-Forschung am Institut Laue-Langevin: Neutronen-Quelle und Experimente</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Physik in unserer Zeit</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>34</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3</span>, 2003, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>108–111</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/piuz.200390052">10.1002/piuz.200390052</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.atitle=Neutronen-Forschung+am+Institut+Laue-Langevin%3A+Neutronen-Quelle+und+Experimente&rft.au=Dirk+Dubbers%2C+Reinhard+Scherm&rft.date=2003&rft.doi=10.1002%2Fpiuz.200390052&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Physik+in+unserer+Zeit&rft.pages=108-111&rft.volume=34" style="display:none"> </span></li>
<li>Arno Hiess, Helmut Schober: <cite style="font-style:italic">Mit Neutronen auf der Spur der Elektronen: Neutronen-Spektroskopie an Festkörpern</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Physik in unserer Zeit</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>34</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3</span>, 2003, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>112–118</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/piuz.200390053">10.1002/piuz.200390053</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.atitle=Mit+Neutronen+auf+der+Spur+der+Elektronen%3A+Neutronen-Spektroskopie+an+Festk%C3%B6rpern&rft.au=Arno+Hiess%2C+Helmut+Schober&rft.date=2003&rft.doi=10.1002%2Fpiuz.200390053&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Physik+in+unserer+Zeit&rft.pages=112-118&rft.volume=34" style="display:none"> </span></li>
<li>Torsten Soldner: <cite style="font-style:italic">Das Neutron, der Kosmos und die Kräfte: Neutronen in der Teilchenphysik</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Physik in unserer Zeit</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>34</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>3</span>, 2003, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>127–132</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/piuz.200390056">10.1002/piuz.200390056</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.atitle=Das+Neutron%2C+der+Kosmos+und+die+Kr%C3%A4fte%3A+Neutronen+in+der+Teilchenphysik&rft.au=Torsten+Soldner&rft.date=2003&rft.doi=10.1002%2Fpiuz.200390056&rft.genre=journal&rft.issue=3&rft.jtitle=Physik+in+unserer+Zeit&rft.pages=127-132&rft.volume=34" style="display:none"> </span></li>
<li>Matthias Honal, Wolfgang Scherer, Götz Eckold: <cite style="font-style:italic">Wozu brauchen Chemiker Neutronen?</cite> In: <cite style="font-style:italic">Nachrichten aus der Chemie</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>51</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>11</span>, 2003, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>1133–1138</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1002/nadc.20030511106">10.1002/nadc.20030511106</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.atitle=Wozu+brauchen+Chemiker+Neutronen%3F&rft.au=Matthias+Honal%2C+Wolfgang+Scherer%2C+G%C3%B6tz+Eckold&rft.date=2003&rft.doi=10.1002%2Fnadc.20030511106&rft.genre=journal&rft.issue=11&rft.jtitle=Nachrichten+aus+der+Chemie&rft.pages=1133-1138&rft.volume=51" style="display:none"> </span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Sachartikel_und_Andere">Sachartikel und Andere</h3></div>
<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://nmi3.eu/neutron-research/characteristics-of-neutrons.html">Characteristics of neutrons</a> (Fünf Gründe, weshalb Neutronen zur Erforschung von Materie besonders geeignet sind, Englisch, publiziert vom Forschungsprogramm NMI3, mit Nachfolger-Forschungsprogramm <a rel="nofollow" class="external text" href="https://sine2020.eu/">SINE2020</a>, mit Nachfolger Neutronsources.org, siehe Weblinks).</li>
<li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.leifiphysik.de/kern-teilchenphysik/kernphysik-grundlagen/ausblick/neutronen">Nachweis und Erzeugung von Neutronen</a> (<a href="LEIFI" class="mw-redirect" title="LEIFI">LEIFI</a>)</li>
<li><cite style="font-style:italic">Neutron Imaging</cite>. Wie Neutronen Bilder machen. <a href="Paul_Scherrer_Institut" title="Paul Scherrer Institut">Paul Scherrer Institut</a>, 2007 (<a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.psi.ch/industry/MediaBoard/neutron_imaging_d_07.pdf">psi.ch</a> [PDF; abgerufen am 16. Mai 2023]).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.btitle=Neutron+Imaging&rft.date=2007&rft.genre=book&rft.pub=Paul+Scherrer+Institut" style="display:none"> </span></li>
<li><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.welt.de/wissenschaft/article235650890/Tetra-Neutron-Muenchner-Physiker-entdecken-neues-Teilchen.html"><i>Tetra-Neutron: Münchner Physiker entdecken neues Teilchen - WELT.</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 16. Mai 2023</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ANeutron&rft.title=Tetra-Neutron%3A+M%C3%BCnchner+Physiker+entdecken+neues+Teilchen+-+WELT&rft.description=Tetra-Neutron%3A+M%C3%BCnchner+Physiker+entdecken+neues+Teilchen+-+WELT&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.welt.de%2Fwissenschaft%2Farticle235650890%2FTetra-Neutron-Muenchner-Physiker-entdecken-neues-Teilchen.html"> </span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Monographien">Monographien</h3></div>
<ul><li>G. E. Bacon: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Neutron Physics</cite> (= Nevill Mott, G. R. Noakes [Hrsg.]: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">The Wykeham Science Series</cite>). Wykeham Publications, London 1969 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.org/details/neutronphysics0000unse">archive.org</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.au=G.+E.+Bacon&rft.btitle=Neutron+Physics&rft.date=1969&rft.genre=book&rft.place=London&rft.pub=Wykeham+Publications&rft.series=The+Wykeham+Science+Series" style="display:none"> </span></li>
<li>L. F. Curtiss: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Introduction to Neutron Physics</cite>. Boston Technical Publishers (D. Van Nostrand Company), Cambridge, MA 1965 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.org/details/introductiontone0000unse_p2j2">archive.org</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.au=L.+F.+Curtiss&rft.btitle=Introduction+to+Neutron+Physics&rft.date=1965&rft.genre=book&rft.place=Cambridge%2C+MA&rft.pub=Boston+Technical+Publishers+%28D.+Van+Nostrand+Company%29" style="display:none"> </span></li>
<li><a href="Emilio_Segr%C3%A8" title="Emilio Segrè">Emilio Segrè</a>: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Neutrons</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Nuclei and Particles</cite> (= <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Advanced Book Program</cite>). W. A. Benjamin, Reading, MA 1977, ISBN 0-8053-8601-7 (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.atitle=Neutrons&rft.au=Emilio+Segr%C3%A8&rft.btitle=Nuclei+and+Particles&rft.date=1977&rft.genre=book&rft.isbn=0805386017&rft.place=Reading%2C+MA&rft.pub=W.+A.+Benjamin&rft.series=Advanced+Book+Program" style="display:none"> </span></li>
<li><a href="Karl_Wirtz_(Physiker)" title="Karl Wirtz (Physiker)">K. Wirtz</a>, K. H. Beckurts: <cite style="font-style:italic">Elementare Neutronenphysik</cite>. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 1958, ISBN 978-3-662-23764-9, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1007/978-3-662-25867-5">10.1007/978-3-662-25867-5</a></span> (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://archive.org/details/neutronphysics0000beck">archive.org</a> – Englische Übersetzung).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.au=K.+Wirtz%2C+K.+H.+Beckurts&rft.btitle=Elementare+Neutronenphysik&rft.date=1958&rft.doi=10.1007%2F978-3-662-25867-5&rft.genre=book&rft.isbn=9783662237649&rft.place=Berlin%2C+Heidelberg&rft.pub=Springer+Berlin+Heidelberg" style="display:none"> </span></li>
<li>N.A. Wlassow: <cite style="font-style:italic">Neutronen</cite> (= Franz Xaver Eder, Robert Rompe [Hrsg.]: <cite style="font-style:italic"><a href="Hochschulb%C3%BCcher_f%C3%BCr_Physik" title="Hochschulbücher für Physik">Hochschulbücher für Physik</a></cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>12</span>). Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1959 (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://katalog.ub.uni-leipzig.de/Record/0-1116753049">uni-leipzig.de</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Neutron&rft.au=N.A.+Wlassow&rft.btitle=Neutronen&rft.date=1959&rft.genre=book&rft.place=Berlin&rft.pub=Deutscher+Verlag+der+Wissenschaften&rft.series=Hochschulb%C3%BCcher+f%C3%BCr+Physik" style="display:none"> </span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>
<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><span class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wiktionary"></span></span></span><b><a href="https://de.wiktionary.org/wiki/Neutron" class="extiw external" title="wikt:Neutron">Wiktionary: Neutron</a></b> – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen</div>
<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="https://neutronsources.org/">Neutronsources.org</a> – Neutronenforschung international (englisch)</li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
<ol class="references">
<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Die Angaben über die Teilcheneigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus der Veröffentlichung der <a href="CODATA" class="mw-redirect" title="CODATA">CODATA</a> Task Group on Fundamental Constants (Compilation 2022): <span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html"><i>CODATA Recommended Values.</i></a> National Institute of Standards and Technology,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 10. Juni 2024</span> (englisch).</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ANeutron&rft.title=CODATA+Recommended+Values&rft.description=CODATA+Recommended+Values&rft.identifier=https%3A%2F%2Fphysics.nist.gov%2Fcuu%2FConstants%2Findex.html&rft.publisher=National+Institute+of+Standards+and+Technology&rft.language=englisch"> </span> Die eingeklammerten Ziffern bezeichnen die Unsicherheit in den letzten Stellen des Wertes, diese Unsicherheit ist als <a href="CODATA#Standardunsicherheiten_von_CODATA-Werten" class="mw-redirect" title="CODATA">geschätzte Standardabweichung</a> des angegebenen Zahlenwertes vom tatsächlichen Wert angegeben.</span>
</li>
<li id="cite_note-PDG2022-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-PDG2022_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-PDG2022_2-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-PDG2022_2-2">c</a></sup></span> <span class="reference-text">
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</li>
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