Что такое нейтрон Рыбникова?

Считается, что в 1932 году Джеймс Чедвик открыл нестабильный нейтрон с временем жизни 878,4 c. Ниже собраны основные типы физических процессов, в которых реально рождаются нейтроны.

1. Нейтронное рождение при фотоядерных реакциях
Высокоэнергетический фотон выбивает нейтрон из ядра, но формально нейтрон рождается в акте перестройки ядра:
\gamma +^2\mathrm{H}\rightarrow p+n
или
\gamma +^9\mathrm{Be}\rightarrow ^8\mathrm{Be}+n

2. Выбивание нейтронов при ядерном делении
Хотя нейтроны здесь «выходят» из ядра, но это всё равно является образованием нестабильных нейтронов:
{}^{235}\mathrm{U}+n\rightarrow \mathrm{осколки}+2\mathrm{–}3\, n
или
{}^{239}\mathrm{Pu}+n\rightarrow \mathrm{осколки}+2\mathrm{–}4\, n

3. Рождение нейтронов в реакциях с тяжёлыми ионами
При столкновениях тяжёлых ядер:
{}^{12}\mathrm{C}+^{12}\mathrm{C}\rightarrow ^{23}\mathrm{Mg}+n
или
{}^{16}\mathrm{O}+^9\mathrm{Be}\rightarrow ^{24}\mathrm{Mg}+n

4. Рождение нейтронов в космических лучах
При взаимодействии протонов с ядрами атмосферы:
p+^{14}\mathrm{N}\rightarrow ^{14}\mathrm{O}+n
или
p+A\rightarrow p+A'+n

5. Рождение нейтронов в реакциях типа (\alpha,n)
Очень важный канал в геофизике и ядерной технике:
\alpha +^9\mathrm{Be}\rightarrow ^{12}\mathrm{C}+n
или
\alpha +^{13}\mathrm{C}\rightarrow ^{16}\mathrm{O}+n

Отсюда видно, что в этих реакциях нет испускания нейтрино. Оно будет испущено лишь в момент распада нестабильного нейтрона.


На самом деле это возбужденный протон:

                p^ + \rightarrow n^0 + e^+ + {\nu}_e.

Это следует из вида потенциала, представленного на рисунке. В исходном положении протон находится в нижнем минимуме, а при возбуждении переходит в верхний минимум. Однако, такие протоны достаточно быстро возвращаются в исходное состояние при захвате антинейтрино:

                n^0 + \bar{\nu}_e\rightarrow p^+ + e^-.

Таким образом, априорная теория всего доказала, что нейтроны Чедвика составляют лишь малую долю всех нейтронов Вселенной и не участвуют в круговороте.

А вот ядро дейтерия D уже становится стабильным ядром с нейтроном Рыбникова. Его структуру можно записать так: один протон занимает нижний уровень, а второй протон становится возбуждённым за счёт захвата русской тройки (RT), состоящей из двух электронов и позитрона между ними (e^- + e^+ + e^-).

Совсем просто понять структуру первых четырёх ядер, используя вид потенциала. Протон может находиться в одном из двух нижних минимумов. Дейтерию требуется один из двух нижних минимумов и один из верхних. Тритию требуется один из двух нижних минимумов и оба верхних. Гелию требуется оба нижних минимум и оба верхних.

Теперь становится ясно почему ядра с массовыми числами 5 и 8 существовать не могут. Кластер гелия в принципе может быть образован двумя способами: из параллельных и антипараллельных ядер дейтерия. Однако, поскольку ядра дейтерия изначально симметричны, возникает казус - энергия связи гелия сразу удваивается! В результате к кластеру гелия не удается добавить что-либо, поскольку энергия связи уже выбрана. По аналогичной причине нельзя получить и массовое число 8.

Следует отметить, что АТВ даёт полностью обоснованную оболочечную модель ядра.