كتلة النيوترون كمية صغيرة جدًا، وقد تظهر في المراجع بالكيلوغرام أو بوحدة u. سنقرأ القيمة مع وحدتها، ثم نفرق بين الكتلة الحرة للجسيم وكتلة نواة يرتبط داخلها. [1][2]
الخلاصة السريعة
كتلة النيوترون الساكن تساوي نحو 1.67493×10⁻²⁷ kg وفق القيم الموصى بها من CODATA لعام 2022. [1]
- القيمة الأكثر دقة هي 1.67492750056(85)×10⁻²⁷ kg؛ والأرقام بين القوسين تعبر عن عدم اليقين في آخر خانات القيمة. [1]
- كتلته 1.00866491606 u، ومكافئ طاقة السكون 939.56542194 MeV؛ كتلة الجسيم بوحدة الطاقة تكون MeV/c². [1]
- النيوترون أثقل من البروتون بنحو 0.138%؛ ولا يعني هذا أنه أثقل كل الجسيمات. [1]
- كتلة النواة المرتبطة أقل من مجموع كتل البروتونات والنيوترونات الحرة؛ الفرق مرتبط بطاقة الربط. [2]
- اكتشف تشادويك النيوترون سنة 1932، وحصل على جائزة نوبل في الفيزياء سنة 1935. [3]
قراءة القيمة والوحدة دون خلط
القيمة الأكثر دقة هي 1.67492750056(85)×10⁻²⁷ kg؛ والأرقام بين القوسين تعبر عن عدم اليقين في آخر خانات القيمة. [1]
| الكمية | القيمة المرجعية |
|---|---|
| الكتلة بالكيلوغرام | 1.67492750056×10⁻²⁷ kg |
| الكتلة بوحدة u | 1.00866491606 u |
| مكافئ طاقة السكون | 939.56542194 MeV |
هذه أوصاف مترابطة للجسيم نفسه، وليست ثلاث كتل مختلفة. نميز طاقة السكون mc² عن الكتلة المكتوبة MeV/c². كما أن u وحدة كتلة؛ فلا نستبدلها بعدد صحيح للجسيمات. [1]
في مسألة مدرسية، اتبع الدقة المطلوبة في المعطيات. كتابة خانات أكثر لا تجعل النتيجة أدق إذا كانت بقية القيم مقربة.
المقارنة مع البروتون وطاقة الربط
نسبة كتلة النيوترون إلى كتلة البروتون هي 1.00137841946. [1] بطرح 1 وضرب الناتج في 100 نجد زيادة تقارب 0.137842%؛ أي 0.138% بالتقريب. هذا فرق نسبي صغير، لا مضاعفة في الكتلة.
للنواة كتلة تقل عن مجموع كتل نيوكليوناتها الحرة. يسمى الفرق نقص الكتلة، وتربطه العلاقة Eᵦ=Δmc² بطاقة الربط. [2]
لذلك لا يصح طرح كتلة بروتون حر من كتلة نواة الديوتيريوم ثم عد الناتج كتلة نيوترون حرة دقيقة؛ يلزم إدخال طاقة الربط. وإذا استعملنا كتلة الذرة بدل النواة، نحتاج أيضًا التمييز بينهما. [2]
الفصل بين المقادير أهم من حفظ رقم طويل: هل المعطى كتلة جسيم حر، أم نواة، أم ذرة؟ لا تنقل طريقة حساب تخص واحدًا منها إلى الآخر دون فحص.
الاكتشاف يختلف عن سنة الجائزة
قدم جيمس تشادويك دليلًا حاسمًا على وجود النيوترون في 1932 عند دراسة تفاعلات نووية. ومنحته جائزة نوبل في الفيزياء تكريمًا للاكتشاف في 1935. [3]
عند إعداد خط زمني، اكتب الحدث بجانب تاريخه: 1932 للاكتشاف، 1935 للجائزة. هكذا لا يتحول تاريخ التكريم إلى تاريخ التجربة.
المصادر ومتابعة القراءة
- NIST: قيم CODATA2022، الجدول XXXIII (يفتح في نافذة جديدة)physics.nist.gov
- OpenStax: طاقة الربط النووي (يفتح في نافذة جديدة)openstax.org
- مؤسسة نوبل: اكتشاف النيوترون (يفتح في نافذة جديدة)nobelprize.org
أُعدّ هذا المقال بصياغة عربية أصلية بالاستناد إلى المصادر أعلاه، وهو مدخل تمهيدي إلى الموضوع. اقرأ منهجية المحتوى وحدوده.