Los neutrones

En el a?o 1930 los f¨ªsicos alemanes Bothe y Becker observaron que bombardeando elementos ligeros - los que tienene un bajo peso at¨®mico-, concretamente el beridlio (Be), con part¨ªcuas alfa aparec¨ªa una radiaci¨®n de gran poder penetrante. Un modo de evaluar la intensidad de la penetraci¨®n lo da el hecho de tras atravesar una capa de plomo de dos cent¨ªmetros de espesor, la intensidad de la radiaci¨®n s¨®lo se reduc¨ªa en la mitad.?Qu¨¦ hab¨ªa sucedido?

Pronto los esposos Juliot-Curie comenzaron a trablajar en su laboratorio de Par¨ªs, encontrando que al alcanzar estas radiaciones una sustancia que conten¨ªa hidr¨®geno aparec¨ªan protones -part¨ªculas cargadas con electricidad positiva- a gran velocidad.

Pero fue el f¨ªsico ingl¨¦s Chadwick (premio Nobel 1935) quien dio la interpretaci¨®n del fen¨®meno. La radiaci¨®n tan intensa emitida por el berilio no era del tipo de los rayos gamma, sino que estaba integrada por unas part¨ªculas materiales, sin carga el¨¦ctrica alguna, provenientes de la transmutaci¨®n producida. A estas part¨ªculas se les dio el nombre de neutrones. Seg¨²n Chadwick, la reacci¨®n producida hab¨ªa sido ¨¦sta:

El neutr¨®n 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 prot¨®n) y la inexistencia de carga (n¨²mero cero)

Los neutrones son, pues, part¨ªculas dotadas de masa, pero no de carga. Se, pueden clasificar en neutrones r¨¢pidos, provistos de una energ¨ªa superior a 0,1 Me-V (megaelectr¨®n-voltio, unidad de energ¨ªa muy empleada en: f¨ªsica nuclear), si bien pueden alcanzar hasta los 15 MeV, y neutrones lentos o t¨¦rmicos, que reciben este nombre por tener una energ¨ªa similar a la de las mol¨¦culas de los gases cuando experimentan agitaci¨®n t¨¦rmica.

Acci¨®n de los neutrones

?Qu¨¦ sucede cuando unneutr¨®n interaciona con una sustancia? Si una bola de billar choca con troa que est¨¢ en reposo, parte de su energ¨ªa cin¨¦tica es absorbida, coloc¨¢ndose en movimiento la bola contra la cual se produce el choque. Sin embargo, si la colisi¨®n se produce entre la bola y la mesa del billar, al tener ¨¦sta una maga infinitamente grande comparada con la de la bola ¨¦sta rebota pr¨¢cticamente con la misma velocidad sin suministrar a la mesa movimiento alguno.

Este s¨ªmil mec¨¢nico puede ayudar a entender lo que sucede en, el choque de neutrones. Al chocar un neutr¨®n contra el n¨²cleo de alguna sustancia, parte de su energ¨ªa es cedida a ese n¨²cleo mientras el neutr¨®n ya perdiendo velocidad en sucesivos choques, llegando a moderarse hasta adquirir nivel de menos energ¨ªa, calificado de t¨¦rmico similar al que poseen las mol¨¦culas de gases en agitaci¨®n t¨¦rmica.

Por eso, los n¨²cleos ligeros; como el del hidr¨®geno, moderan m¨¢s f¨¢cilmente la energ¨ªa de los, neutrones que los pesados. As¨ª, muchos compuestos hidrogenados como el agua o la parafina podr¨ªan actuar a modo, de blindaje. Se ha comprobado que un espesor de veinte cent¨ªmetros de parafina aten¨²a un haz de neutrones de 1 MeV en un factor de 10, es decir, reduce la intensidad a la d¨¦cima parte.

Otro efecto que puede producirse es la dispersi¨®n inel¨¢stica. En este fen¨®meno el neutr¨®n es tambi¨¦n moderado, aunque la energ¨ªa que van perdiendo es utilizada en excitar el n¨²cleo emitiendo radiaci¨®n gamma o permaneciendo en un estado metaestable.

Tambi¨¦n puede suceder que los neutrones incidentes sean absorbidos por el n¨²cleo. Este es el caso de la captura del neutr¨®n, en la que el n¨²cleo absorbente, en su desexcitaci¨®n, podr¨¢ emitir radiaci¨®n gamma o uno o varios fotones. En cada proceso de estos, la emisi¨®n de energ¨ªa en forma de rayos gamma puede ser del orden de seis a diez MeV. Esta captura tiene lugar en dos, etapas: primero, los neutrones r¨¢pidos pierden energ¨ªa por dispersi¨®n con los n¨²cleos y a continuaci¨®n son absorbidos cuando el nivel de energ¨ªa alcanzado es el t¨¦rmico.

otra posibilidad es la emisi¨®n de part¨ªculas. En este caso el neutr¨®n interacciona con un n¨²cleo, desintegr¨¢ndose ¨¦ste y emitiendo protones, neutrones o part¨ªuclas alfa. Este tipo de reaci¨®n es m¨¢s probable para n¨²cleos ligeros y neutrones r¨¢pidos. Tambi¨¦n puede producirse fisi¨®n cuando el n¨²cleo compuesto se rompe en dos fragmentos con imisi¨®n de uno o dos neutrones. Esta es una posibilidad utilizada normalmente en la fisi¨®n con neutrones lentos del uranio 235 (235u) o del Plutonio 239 (239 Pu).

Una ¨²ltima alternativa que puedde ser considerada es el efecto del prot¨®n de retroceso, que se debe al choque de un neutr¨®n con un prot¨®n y que consiste en que ¨¦ste adquiere una gran velocidad, produciendo a su paso sucesivas ionizaciones en los ¨¢tomos o mol¨¦culas circundantes.