Neutrón

Te explicamos qué es un neutrón, cómo fue descubierto, su función y propiedades. Además, qué es y para qué se usa la fisión nuclear.

¿Qué es un neutrón?

Un neutrón es un tipo de partícula subatómica (partículas que componen los átomos de la materia) presente en el núcleo de algunos átomos y dotada de una carga eléctrica neutra. Todos los átomos del universo se componen de neutrones, protones (de carga eléctrica positiva) y electrones (de carga eléctrica negativa).

Los neutrones se hallan en el núcleo de los átomos (excepto en el de hidrógeno), junto a los protones. Se mantienen allí unidos por fuerzas nucleares fuertes, mientras que los electrones, en el módelo atómico clásico, danzan alrededor en distintas órbitas. Por ese motivo se les conoce a protones y neutrones como nucleones.

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Descubrimiento del neutrón

Antes del descubrimiento de los neutrones, existía una incógnita respecto a la masa y carga de los átomos, en especial cuando se evidenció que los electrones no podían estar en el núcleo atómico, pero que la masa nuclear no se correspondía exactamente con la masa total de los protones.

Así, el físico alemán Ernest Rutherford, quien descubrió los protones, propuso en 1920 la necesidad de que existiera un neutrón, o sea, una partícula que aportara masa al átomo sin modificar su carga eléctrica.

Años después, los neutrones fueron descubiertos en 1932, por el físico inglés James Chadwick, ganador en 1935 del Premio Nobel de Física. Gracias a distintas experiencias y estudios de la radiación obtenida al golpear parafina u otros compuestos ricos en hidrógeno, Chadwick demostró que las predicciones físicas no se correspondían con el fenómeno observado.

Es decir que la radiación obtenida provenía de partículas similares al protón, pero que no poseían una carga eléctrica. Esa fue la primera experiencia que condujo al hallazgo formal de los neutrones.

Propiedades de los neutrones

Los neutrones poseen una masa similar a la del protón, pero ligeramente mayor (1,00137 veces) y, por lo tanto, mucho mayor a la del electrón (1838,5 veces). Como los protones, están compuestos por partículas fundamentales llamadas quarks. Los neutrones poseen dos quarks “down” (abajo) y uno “up” (arriba). La suma de las cargas de estos quarks es cero.

Cuando se encuentran en el núcleo atómico, los neutrones son estables, pero cuando se hallan por fuera, en estado libre, poseen una vida media de 879,4 segundos, antes de descomponerse en un protón, un electrón y antineutrino electrónico. Esto es lo que ocurre a menudo en el interior de las plantas nucleares, donde hay una alta concentración de neutrones libres.

Función de los neutrones

Los neutrones cumplen una función estabilizante dentro del núcleo del átomo. Si no estuvieran, los protones se repelerían unos a otros. Con su presencia, los neutrones compensan esa fuerza eléctrica repulsiva mediante la fuerza nuclear fuerte que mantiene único a los protones y  los neutrones en el núcleo.

Sin embargo, los neutrones libres pueden emplearse para otro tipo de funciones, convenientes al ser humano. Por ejemplo, se utiliza para la penetración y visualización de materiales, mediante su emisión controlada.

También son empleados en la fisión nuclear, es decir, la ruptura del núcleo atómico al bombardearlo con neutrones libres, provocando así reacciones que liberan enorme cantidad de energía. Esto, desde luego, entraña muchos peligros, ya que la emisión descontrolada de neutrones puede dañar la estructura de las proteínas básicas de los seres vivientes.

Fisión nuclear

La fisión nuclear es una forma de ruptura del átomo, específicamente de átomos de materiales pesados como es el uranio (U) y sus isótopos estables.

Este procedimiento consiste en bombardear el núcleo de, por ejemplo y más comúnmente, el uranio con neutrones rápidos, lo que provoca su escisión y la liberación de energía, y junto a ella de nuevos neutrones libres, en una reacción en cadena capaz de generar altos niveles de energía aprovechable.

Cuando esta reacción ocurre en un entorno controlado, puede aprovecharse para generar electricidad mediante turbinas y destinarla a usos humanos, tal y como ocurre en el interior de las plantas nucleares. La energía nuclear es relativamente segura y bastante rentable, pero entraña ciertos riesgos ya que subproduce elementos tóxicos (radiactivos).

Por el contrario, cuando esta reacción se da de modo descontrolado, estamos en presencia de una bomba atómica, una de las invenciones bélicas más destructivas que el ser humano haya podido concebir, tal y como las que arrojó el gobierno estadounidense sobre las ciudades japonesas de Hiroshima y Nagasaki en la Segunda Guerra Mundial.

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Referencias

• “Neutrón” en Wikipedia.
• “El Neutrón cumple 80 años” en MUY Interesante.
• “Los neutrones” en Astrojem.com.
• “El neutrón es la sonda perfecta para estudiar materiales” en Tendencias21.
• “El Neutrón” en Hyperphysics de la Universidad del Estado de Georgia (EEUU).
• “Neutron (Subatomic particle)” en The Encyclopaedia Britannica.