Naturens grundämnen har unika atomstrukturer som består av protoner, elektroner och neutroner. Hur dessa partiklar är ordnade avgör varje grundämnes identitet. Neutroninfångning sker när en extra neutron tränger in i en atoms kärna. Denna process äger vanligtvis rum i laboratoriemiljö och används inom materialanalys.
Inom kärnfysiken studeras olika atomstrukturer och hur de interagerar med varandra. För att kunna göra detta manipulerar forskare ofta de komponenter som bygger upp en atoms struktur. Metoder för neutroninfångning används för att förändra ett grundämnes grundläggande atomstruktur och därmed omvandla det till ett nytt grundämne, enligt Kansas State University. När detta sker bildas en isotop av det ursprungliga grundämnet. En isotop betraktas som en instabil struktur som vanligtvis sönderfaller genom att avge radioaktiva vågor.
Neutroninfångning är ett av de många stegen i neutronaktiveringsanalys, enligt American Nuclear Society. Neutronaktiveringsanalys gör det möjligt för forskare att identifiera de olika grundämnen som finns i ett materialprov. Varje grundämne identifieras utifrån mängden strålning som avges när neutroninfångning sker i atomens struktur. Eftersom varje grundämne har en egen unika kemisk-fysiska signatur är den strålning som frigörs vid neutroninfångning en av de markörer som forskare använder för att skilja enskilda grundämnen åt.
Av de tre partiklar som bygger upp en atom – protoner, elektroner och neutroner – är neutronerna de enda som har liten eller ingen laddning i den atomära strukturen, enligt Kansas State University. Protoner bär positiv laddning och elektroner negativ laddning, och tillsammans håller dessa två komponenter atomens struktur samman genom attraktionskrafter. Eftersom neutroner saknar laddning kan de införas i atomens kärna utan att dess kemiska struktur förändras. Den fysiska strukturen genomgår dock en förändring när neutroninfångning sker.
När en atom fångar in en ny neutron blir den resulterande isotopen tyngre än den ursprungliga atomen. Under infångningsprocessen frigör atomens kärna energi i form av strålning, enligt American Nuclear Society. Strålningsvågorna indikerar att isotopen håller på att sönderfalla och så småningom kommer att omvandlas till en ny form av den ursprungliga atomen. Inom neutronaktiveringsanalys kan ett prov innehålla flera olika grundämnen. Sönderfallsprocessen gör det möjligt för forskare att identifiera varje grundämne i provet utifrån mängden strålning som varje atom avger.
Isotoper är atomer som innehåller ett överskott av neutroner. Deras instabilitet beror på det ojämna förhållandet mellan antalet neutroner och protoner i atomens kärna. Eftersom protoner är laddade partiklar stöter de bort varandra. Närvaron av ett motsvarande antal neutroner hjälper till att absorbera protonernas repulsionskrafter och stabilisera atomens kärna. Metoder för neutroninfångning används för att framställa många av de kända kärnmaterialen, som uran och plutonium. Enligt American Nuclear Society förekommer naturliga isotoper endast hos cirka 10 procent av de kända grundämnena.
Hälsa och Sjukdom © https://www.sjukdom.online