Основные характеристики нейтронов

Масса. Наиболее точно определяемой величиной является разность масс H. и протона: т_n - m _р = (1, 29344 ± 0, 00007) Мэв, измеренная по энергетич. балансу различных ядерных реакций. Из сопоставления этой величины с массой протона получается (в энер-гетич. единицах) m_n = (939, 5527 ± 0, 0052) Мэв; это соответствует т_п ~ 1, 6· 10-²⁴ г, или т_n~ 1840 m_е, где т_e - масса электрона.

Спин и статистика. Значение 1/2 для спина H. подтверждается большой совокупностью фактов. Непосредственно спин был измерен в опытах по расщеплению пучка очень медленных H. в неоднородном магнитном поле. В общем случае пучок должен расщепиться на 2J + 1 отдельных пучков, где J - спин H. В опыте наблюдалось расщепление на 2 пучка, откуда следует, что J=1/2. Как частица с полуцелым спином, H. подчиняется Ферми - Дирака статистике (является фермионом); независимо это было установлено на основе экспериментальных данных по строению атомных ядер (см. Ядерные оболочки).

Электрический заряд нейтрона Q=0. Прямые измерения Q по отклонению пучка H. в сильном электрич. поле показывают, что по крайней мере Q< 10-¹⁷e, где е - элементарный электрич. заряд, а косв. измерения (по электрич. нейтральности макроскопич. объёмов газа) дают оценку Q< 2x10-²²e.

Другие квантовые числа нейтрона. По своим свойствам H. очень близок протону: n и р имеют почти равные массы, один и тот же спин, способны взаимно превращаться друг в друга, напр, в процессах бета-распада', они одинаковым образом проявляют себя в процессах, вызванных сильным взаимодействием, в частности ядерные силы, действующие между парами p- p, n - p и n - n, одинаковы (если частицы находятся соответственно в одинаковых состояниях). Такое глубокое сходство позволяет рассматривать H. и протон как одну частицу - нуклон, к-рая может находиться в двух разных состояниях, отличающихся электрич. зарядом Q. Нуклон в состоянии с Q = + 1 есть протон, с Q = 0 - H. Соответственно, нуклону приписывается (по аналогии с обычным спином) нек-рая внутренняя характеристика - изотопический спин I равный 1/2, " проекция" к-рого может принимать (согласно общим правилам квантовой механики) 2I + 1 = 2 значения: + 1/2 и -1/2. T. о., n и p образуют изотопический дублет (см. Изотопическая инвариантность): нуклон в состоянии с проекцией изотопич. спина на ось квантования + 1/2 является протоном, а с проекцией -1/2 - H. Как компоненты изотопич. дублета, H. и протон, согласно совр. систематике элементарных частиц, имеют одинаковые квантовые числа: барионный заряд В = + 1, лептонный заряд L=O, странность S = 0 и положительную внутреннюю чётность. Изотопич. дублет нуклонов входит в состав более широкой группы " похожих" частиц - т. н. октет барионов с J = 1/2, B = 1 и положит, внутр. чётностью; помимо n и p в эту группу входят [ris] -, [ris] +-, [ris] °-, [ris] ^- -гипероны, отличающиеся от n и p странностью (см. Элементарные частицы).

Магнитный дипольный момент нейтрона, определённый из экспериментов по ядерному магнитному резонансу, равен: [ris] _n =-(1, 91315±0, 00007) [ris] _я, где [ris] _я=5, 05· 10~²⁴ эрг/гс- ядерный магнетон. Частица со спином 1/2, описываемая Дирака уравнением, должна обладать магнитным моментом, равным одному магнетону, если она заряжена, и нулевым, если не заряжена. Наличие магнитного момента у H., так же как аномальная величина магнитного момента протона ([ris] _p = 2, 79 [ris] _я), указывает на то, что эти частицы имеют сложную внутр. структуру, т. е. внутри них существуют электрич. токи, создающие дополнит, " аномальный" магнитный момент протона 1, 79 [ris] _я и приблизительно равный ему по величине и противоположный по знаку магнитный момент H. (-1, 9 [ris] _Я) (см. ниже).

Электрический дипольный момент. С теоретич. точки зрения, электрич. дипольный момент d любой элементарной частицы должен быть равен нулю, если взаимодействия элементарных частиц инвариантны относительно обращения времени (Т-инвариантность). Поиски электрич. дипольного момента у элементарных частиц являются одной из проверок этого фундаментального положения теории, и из всех элементарных частиц H.- наиболее удобная частица для таких поисков. Опыты по методу магнитного резонанса на пучке холодных H. показали, что d _n< 10~²³ см-е. Это означает, что сильное, электромагнитное и слабое взаимодействия с большой точностью T-инвариантны.