Neutrón
El neutrón es una partícula subatómica sin carga eléctrica que, junto con los protones, forma el núcleo atómico.
El neutrón es una partícula subatómica sin carga eléctrica que, junto con los protones, forma el núcleo de los átomos. Su masa es casi igual a la del protón y su descubrimiento, en 1932, abrió el camino a la física nuclear: la fisión, los reactores y buena parte de la energía atómica dependen de él.
¿Qué es un neutrón?
El nombre procede del adjetivo «neutro» y del sufijo -ón habitual en partículas, y alude a su ausencia de carga neta. Fue descubierto por el físico británico James Chadwick en 1932, al interpretar los resultados de experimentos en los que la radiación procedente del berilio bombardeado con partículas alfa liberaba protones de la parafina. Por ello recibió el Premio Nobel de Física en 1935.
Los neutrones forman, junto con los protones, los nucleones del núcleo, mientras que los electrones orbitan alrededor. Los neutrones son responsables de que el núcleo sea estable, ya que aportan atracción nuclear sin añadir repulsión eléctrica.
Propiedades del neutrón
| Propiedad | Valor |
|---|---|
| Carga eléctrica | 0 (neutro) |
| Masa | 1,67493 × 10⁻²⁷ kg ≈ 1,00866 u ≈ 939,565 MeV/c² |
| Spin | ½ (es un fermión) |
| Composición | Tres quarks: uno arriba (u) y dos abajo (d), «udd» |
| Antipartícula | Antineutrón |
| Vida media (libre) | unos 880 s (cerca de 15 minutos) |
El neutrón es algo más pesado que el protón: la diferencia es de unos 1,293 MeV/c². Gracias a ello, un neutrón libre puede desintegrarse en un protón, pero un protón libre no puede hacerlo en un neutrón.
Aunque su carga total es nula, el neutrón tiene momento magnético, consecuencia de que sus quarks tienen carga. Esa pista temprana indicaba que no era una partícula elemental.
Desintegración beta
Fuera del núcleo, el neutrón es inestable y se desintegra por la interacción débil:
Es decir, se transforma en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico. Dentro de núcleos estables, en cambio, los neutrones no se desintegran, por la energía de ligadura del conjunto.
El neutrón en el átomo
El número de neutrones N de un átomo se calcula restando el número atómico Z (protones) al número másico A (nucleones):
Los átomos de un mismo elemento con distinto número de neutrones son isótopos. El hidrógeno tiene tres: protio (0 neutrones), deuterio (1) y tritio (2). Los neutrones no cambian el elemento ni su comportamiento químico, pero sí su masa y su estabilidad nuclear.
Neutrones y energía nuclear
Como carecen de carga, los neutrones no son repelidos por el núcleo y pueden penetrar en él. Cuando un neutrón lento es absorbido por un núcleo de uranio-235, este se fisiona: se divide en dos núcleos más ligeros, libera energía y emite varios neutrones que pueden provocar nuevas fisiones. Esa reacción en cadena es la base de los reactores nucleares. Para controlarla se usan moderadores, que frenan los neutrones, y barras de control que los absorben.
Estrellas de neutrones
Cuando una estrella masiva agota su combustible y colapsa, la gravedad puede comprimir tanto la materia que protones y electrones se combinan en neutrones. El resultado es una estrella de neutrones: un objeto con una masa superior a la del Sol en un radio de unos 10-12 km y una densidad del orden de 10¹⁷ kg/m³.
Aplicaciones
- Energía nuclear: fisión en reactores.
- Medicina: producción de radioisótopos y terapias experimentales por captura de neutrones.
- Ciencia de materiales: la difracción de neutrones revela la estructura interna de sólidos, especialmente de materiales magnéticos.
- Análisis: la activación neutrónica detecta trazas de elementos en muestras.
Ejercicios resueltos
1. ¿Cuántos neutrones tiene el hierro-56 (Z = 26)?
N = A − Z = 56 − 26 → N = 30 neutrones
2. ¿Cuántos neutrones tiene el uranio-235 (Z = 92)?
N = 235 − 92 → N = 143 neutrones
3. Calcula la diferencia de masa entre neutrón y protón, sabiendo que mₙ = 939,565 MeV/c² y mₚ = 938,272 MeV/c².
Δm = 939,565 − 938,272 → Δm ≈ 1,293 MeV/c²
Preguntas frecuentes
¿Qué carga tiene el neutrón?
Ninguna: su carga eléctrica neta es cero, aunque está formado por quarks que sí tienen carga y que se compensan.
¿Quién descubrió el neutrón?
James Chadwick, en 1932, lo que le valió el Premio Nobel de Física en 1935.
¿Por qué los neutrones son importantes en el núcleo?
Aportan fuerza nuclear fuerte que mantiene unido el núcleo sin añadir repulsión eléctrica, lo que ayuda a estabilizar núcleos con muchos protones.
¿Un neutrón libre es estable?
No. Se desintegra por desintegración beta en un protón, un electrón y un antineutrino, con una vida media de unos 880 segundos.
¿De qué está hecho un neutrón?
De tres quarks: uno arriba y dos abajo, unidos por la interacción nuclear fuerte mediante gluones.
Referencias
- Krane, K. S. Introductory Nuclear Physics. Wiley.
- Serway, R. A. y Jewett, J. W. Física para ciencias e ingeniería. Cengage Learning.
- Particle Data Group. Review of Particle Physics.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2024). «Neutrón». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/fisica/neutron/
