Los neutrones

En el año 1930 los físicos alemanes Bothe y Becker observaron que bombardeando elementos ligeros - los que tienene un bajo peso atómico-, concretamente el beridlio (Be), con partícuas alfa aparecía una radiación de gran poder penetrante. Un modo de evaluar la intensidad de la penetración lo da el hecho de tras atravesar una capa de plomo de dos centímetros de espesor, la intensidad de la radiación sólo se reducía en la mitad.¿Qué había sucedido?

Pronto los esposos Juliot-Curie comenzaron a trablajar en su laboratorio de París, encontrando que al alcanzar estas radiaciones una sustancia que contenía hidrógeno aparecían protones -partículas cargadas con electricidad positiva- a gran velocidad.

Pero fue el físico inglés Chadwick (premio Nobel 1935) quien dio la interpretación del fenómeno. La radiación tan intensa emitida por el berilio no era del tipo de los rayos gamma, sino que estaba integrada por unas partículas materiales, sin carga eléctrica alguna, provenientes de la transmutación producida. A estas partículas se les dio el nombre de neutrones. Según Chadwick, la reacción producida había sido ésta:

El neutrón viene, pues, expresado por la letra n , a la que se antepoene las cifras uno y cero, que expresan, respectivamente, la unidad de masa (equivalente a un protón) y la inexistencia de carga (número cero)

Los neutrones son, pues, partículas dotadas de masa, pero no de carga. Se, pueden clasificar en neutrones rápidos, provistos de una energía superior a 0,1 Me-V (megaelectrón-voltio, unidad de energía muy empleada en: física nuclear), si bien pueden alcanzar hasta los 15 MeV, y neutrones lentos o térmicos, que reciben este nombre por tener una energía similar a la de las moléculas de los gases cuando experimentan agitación térmica.

Acción de los neutrones

¿Qué sucede cuando unneutrón interaciona con una sustancia? Si una bola de billar choca con troa que está en reposo, parte de su energía cinética es absorbida, colocándose en movimiento la bola contra la cual se produce el choque. Sin embargo, si la colisión se produce entre la bola y la mesa del billar, al tener ésta una maga infinitamente grande comparada con la de la bola ésta rebota prácticamente con la misma velocidad sin suministrar a la mesa movimiento alguno.

Este símil mecánico puede ayudar a entender lo que sucede en, el choque de neutrones. Al chocar un neutrón contra el núcleo de alguna sustancia, parte de su energía es cedida a ese núcleo mientras el neutrón ya perdiendo velocidad en sucesivos choques, llegando a moderarse hasta adquirir nivel de menos energía, calificado de térmico similar al que poseen las moléculas de gases en agitación térmica.

Por eso, los núcleos ligeros; como el del hidrógeno, moderan más fácilmente la energía de los, neutrones que los pesados. Así, muchos compuestos hidrogenados como el agua o la parafina podrían actuar a modo, de blindaje. Se ha comprobado que un espesor de veinte centímetros de parafina atenúa un haz de neutrones de 1 MeV en un factor de 10, es decir, reduce la intensidad a la décima parte.

Otro efecto que puede producirse es la dispersión inelástica. En este fenómeno el neutrón es también moderado, aunque la energía que van perdiendo es utilizada en excitar el núcleo emitiendo radiación gamma o permaneciendo en un estado metaestable.

También puede suceder que los neutrones incidentes sean absorbidos por el núcleo. Este es el caso de la captura del neutrón, en la que el núcleo absorbente, en su desexcitación, podrá emitir radiación gamma o uno o varios fotones. En cada proceso de estos, la emisión de energía en forma de rayos gamma puede ser del orden de seis a diez MeV. Esta captura tiene lugar en dos, etapas: primero, los neutrones rápidos pierden energía por dispersión con los núcleos y a continuación son absorbidos cuando el nivel de energía alcanzado es el térmico.

otra posibilidad es la emisión de partículas. En este caso el neutrón interacciona con un núcleo, desintegrándose éste y emitiendo protones, neutrones o partíuclas alfa. Este tipo de reación es más probable para núcleos ligeros y neutrones rápidos. También puede producirse fisión cuando el núcleo compuesto se rompe en dos fragmentos con imisión de uno o dos neutrones. Esta es una posibilidad utilizada normalmente en la fisión con neutrones lentos del uranio 235 (235u) o del Plutonio 239 (239 Pu).

Una última alternativa que puedde ser considerada es el efecto del protón de retroceso, que se debe al choque de un neutrón con un protón y que consiste en que éste adquiere una gran velocidad, produciendo a su paso sucesivas ionizaciones en los átomos o moléculas circundantes.