Salute e malattia
Un neutrone è una particella e uno dei tre componenti principali di un atomo, insieme a protoni ed elettroni. I neutroni, come suggerisce il nome, sono particelle a carica neutra. I protoni hanno carica positiva, gli elettroni negativa. Protoni e neutroni formano il nucleo dell'atomo. Il numero di neutroni aiuta a determinare il peso di un elemento, essendo la particella più pesante delle tre.
Quando un singolo neutrone esiste da solo, decade rapidamente. L'emivita di un neutrone è circa 10,5 minuti. Inoltre, i neutroni sono protagonisti in processi come fissione, decadimento radioattivo e cattura neutronica.
La funzione principale del neutrone nel nucleo è usare la sua forza per permettere ai protoni di legarsi invece di respingersi come farebbero senza neutroni. Poiché i neutroni non hanno carica elettrica, non sono influenzati dalla carica dei protoni. Una forza più forte (forza nucleare forte) entra in gioco, superando la forza elettrica, e attrae protoni e neutroni insieme creando un nucleo stabile.
Gli isotopi di un elemento esistono naturalmente e sono solitamente stabili. Si identificano perché hanno stesso numero di protoni, elettroni e numero atomico, ma massa atomica diversa. L'isotopo si nomina: (nome elemento)-(massa atomica arrotondata). Esempio: Carbonio-12 ha isotopi Carbonio-13 e Carbonio-14 (massa ~13 e ~14).
Quando c'è un eccesso di neutroni o protoni nel nucleo, una particella può trasformarsi nell'altra (neutrone diventa protone o viceversa). Il cambiamento di carica altera la stabilità atomica e trasforma l'elemento. Per neutralizzare l'atomo, deve esserci una carica opposta nel prodotto. Se un neutrone decade in protone: decadimento beta meno. L'atomo ha carica positiva, perde un elettrone e diventa l'elemento successivo nella tavola periodica. Se un protone decade producendo un neutrone: decadimento beta più. L'atomo ha un protone in meno, perde un elettrone e diventa l'elemento precedente.
La scissione degli atomi è la fissione. Poiché i neutroni sono particelle pesanti, la loro aggiunta a un nucleo può creare instabilità immediata. Solitamente un neutrone libero viene assorbito nel nucleo e, essendo neutro, si lega ai protoni. L'elemento più usato nella fissione nucleare è un isotopo dell'uranio, Uranio-235. L'elemento naturale ha massa atomica 238. Quando U-235 assorbe un neutrone libero, diventa U-236, instabile e si scinde subito. Nella scissione si formano due nuovi elementi e due neutroni diventano liberi. Così in un reattore nucleare pieno di U-235, il processo diventa una reazione a catena con neutroni liberi continuamente rilasciati che colpiscono atomi U-235, destabilizzandoli e così via.
Nella cattura neutronica, un neutrone in stato eccitato si riattacca a un altro nucleo. Questo processo emette energia sotto forma di raggi gamma. Il neutrone viene solitamente forzato nello stato eccitato per sparare dritto nel nucleo di un atomo bersaglio. Due processi: processo lento (s-process) e processo rapido (r-process). La differenza è la velocità di cattura del neutrone dall'atomo bersaglio. È un processo meno noto, usato in terapie antitumorali; l'energia rilasciata è benefica per uccidere tumori in certi tipi di tumore cerebrale.
Tumore cerebrale