ન્યૂટ્રૉન

ન્યૂટ્રૉન : શૂન્ય વિદ્યુતભાર અને 1.67492 × 10^–27 કિલોગ્રામ સ્થિર દળ ધરાવતો મૂળભૂત કણ. આવો ન્યૂટ્રૉન ન્યૂક્લિયસનો અને પરિણામે દ્રવ્યનો ઘટક કણ છે. તે વિદ્યુતભારરહિત હોઈ તેના ઉપર વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની કોઈ અસર થતી નથી. આથી જ તો તે પરમાણુની સંરચના વચ્ચેના ખાલી અવકાશમાં થઈને વિના વિરોધે પસાર થઈ જાય છે ને તેમ છતાં તેની નોંધ લેવી મુશ્કેલ બને છે. મુક્ત ન્યૂટ્રૉન અસ્થાયી હોય છે, એટલે તેનો ક્ષય થાય છે અને તેમાંથી પ્રોટૉન, ઇલેક્ટ્રૉન અને ન્યૂટ્રિનો મળે છે. બીટા-ક્ષયની પ્રક્રિયા અલબત્ત, ખૂબ મંદ હોય છે. ન્યૂટ્રૉન, ન્યૂક્લિયસમાં બદ્ધ હોય ત્યારે સ્થિર હોય છે. ન્યૂટ્રૉન 1/2 પ્રચક્રણ (spin), 1/2 સમભારિત પ્રચક્ર (isospin) અને ધન સમતા (parity) ધરાવે છે.

ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉન ન્યૂક્લિયસના ઘટક કણો છે. હાઇડ્રોજન એક માત્ર એવું તત્ત્વ છે, જેની ન્યૂક્લિયસમાં ફક્ત પ્રોટૉન છે અને ન્યૂટ્રૉન નથી. હાઇડ્રોજનના સમસ્થાનિકો ડ્યુટેરિયમ અને ટ્રિટિયમની ન્યૂક્લિયસ ન્યૂટ્રૉન ધરાવે છે. હાઇડ્રોજન સિવાયનાં બધાં તત્ત્વોની ન્યૂક્લિયસમાં ન્યૂટ્રૉન હોય છે. પરમાણુનું 99.9 % દળ ન્યૂક્લિયસ એટલે કે ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉન ધરાવે છે. સૂર્યની આસપાસ ગ્રહો ભ્રમણ કરે છે, તેવી રીતે ન્યૂક્લિયસ આસપાસ ઇલેક્ટ્રૉન ભ્રમણ કરે છે. ન્યૂક્લિયસની અંદર ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉન ન્યૂક્લિયર બળ દ્વારા જકડાયેલા હોય છે. હલકી ન્યૂક્લિયસમાં ન્યૂટ્રૉન અને પ્રોટૉનની સંખ્યા સરખી હોય છે. જ્યારે ભારે ન્યૂક્લિયસમાં પ્રોટૉન કરતાં ન્યૂટ્રૉનની સંખ્યા વધુ હોય છે.

ન્યૂટ્રૉન 2/3 ઇલેક્ટ્રૉન વિદ્યુતભારવાળા એક અને -1/3 ઇલેક્ટ્રૉન વિદ્યુતભારવાળા બે – એ રીતે કુલ ત્રણ ક્વાકર્સનો બનેલો છે. ન્યૂટ્રૉનનો કુલ વિદ્યુતભાર થાય છે. આથી ન્યૂટ્રૉનનો વિદ્યુતભાર શૂન્ય છે. તેનો વ્યાસ 1015 મીટર જેટલો હોય છે. ન્યૂટ્રૉનનું દળ પ્રોટૉનના દળ કરતાં થોડુંક વધારે હોય છે.

જેમ્સ ચૅડ્વિકે 1932માં ન્યૂટ્રૉનની શોધ કરી. રેડિયોઍક્ટિવ તત્ત્વો બનાવવા, ન્યૂક્લિયર વિભંજન તથા વિખંડન માટે ન્યૂટ્રૉનનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ન્યૂક્લિયર રિએક્ટરમાં વિખંડનશીલ દ્રવ્ય ઉપર ન્યૂટ્રૉનનો મારો કરતાં, તેનું ન્યૂક્લિયસ વડે શોષણ થાય છે. આથી ન્યૂક્લિયસ અસ્થાયી બનતાં તેનું વિખંડન થાય છે. પરિણામે લગભગ સમાન દળની બે ન્યૂક્લિયસ, ઝડપી ન્યૂટ્રૉન અને વિપુલ ઊર્જા મળે છે. આવા ઝડપી ન્યૂટ્રૉનને અવમંદક માધ્યમ વડે ધીમો પાડીને તેના વડે બીજી ન્યૂક્લિયસનું વિખંડન કરવામાં આવે છે, જે પ્રક્રિયાને ‘ન્યૂક્લિયર શૃંખલા પ્રક્રિયા’ કહે છે, અને તેના દ્વારા સતત વિપુલ ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે. આવી ઊર્જાનો ન્યૂક્લિયર રિએક્ટર વડે કલ્યાણકારી તેમજ પરમાણુ-બાબ વડે વિનાશક ઉપયોગ થઈ શકે છે.

1 ઇલેક્ટ્રૉન વૉલ્ટ(eV)થી ઓછી ઊર્જાવાળા ન્યૂટ્રૉનને ધીમા,

1 MeV કરતાં વધુ ઊર્જા ધરાવતા ન્યૂટ્રૉનને ઝડપી અને 1 eV તથા 1 MeV વચ્ચે ઊર્જા ધરાવતા ન્યૂટ્રૉનને ઉષ્મીય (thermal) ન્યૂટ્રૉન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

વિખંડનની ઘટના દરમિયાન ન્યૂટ્રૉન મુક્ત થાય છે. કૉસ્મિક કિરણોમાં ન્યૂટ્રૉન હાજર હોય છે, કારણ કે સૂર્યનું પાર-જાંબલી (ultra-violet) વિકિરણ વાતાવરણના અણુ-પરમાણુઓ સાથે આંતરપ્રક્રિયા કરે છે ત્યારે ન્યૂટ્રૉન છૂટા પડે છે.

0.025eV જેટલી ઊર્જા ધરાવતા ન્યૂટ્રૉન અતિ ઠંડા હોય છે. તેમનો સરેરાશ વેગ 2,200 મી./સે. છે. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ઠંડા ન્યૂટ્રૉનનું ખાસ મહત્ત્વ છે. પદાર્થની સપાટીનો, સપાટી ઉપર રહેલી અસમાનતાનો તથા ઘન પદાર્થમાં ચુંબકીય પ્રદેશ(domains)નો અભ્યાસ કરવા માટે ઠંડા ન્યૂટ્રૉનનો ઉપયોગ થાય છે.

પ્રહલાદ છ. પટેલ