Νιουτρόνιο

Το νιουτρόνιο (αγγλικά: neutronioum), μερικές φορές αναφέρεται ως νιούτριο (neutrium)[1] ή και ως νιουτρίτο (neutrite)[2], είναι υποθετικό χημικό στοιχείο το οποίο έχει ατομικό αριθμό (Z) 0 και ο πυρήνας του αποτελείται μόνον από νετρόνια.

Ο όρος «νιουτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον επιστήμονα Αντρέα φον Αντρόποφ (Andreas von Antropoff) το 1926. Το στοιχείο αυτό θα το τοποθεντούνταν στην κορυφή του περιοδικού πίνακα.[3][4]

Ωστόσο η έννοια του όρου έχει αλλάξει με τη πάροδο του χρόνου και τουλάχιστον από το τελευταίο μισό του 20ού αιώνα και μετά άρχισε να χρησιμοποιείται για την αναφορά σε εξαιρετικά πυκνές ουσίες που συμπεριλαμβάνουν νετρονιοεκφυλισμένη ύλη που θεωρείται ότι υπάρχει στους πυρήνες των αστέρων νετρονίων. Γι' αυτό η έκφραση «εκφυλισμένο νιουτρόνιο» (degenerate neutronium) αναφέρεται σε αυτήν τη θεωρία. Η επιστημονική φαντασία και η λαοφιλής λογοτεχνία αναφέρεται αρκετά συχνά στον όρο νιουτρόνιο για να αναφέρει μια (υποθετική) πολύ πυκνή φάση της ύλης που αποτελείται κυρίως από συσσωματώματα νετρονίων.

Νιουτρόνιο και αστέρες νετρονίων

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
Κύριο λήμμα: Αστέρας νετρονίων

Το νιουτρόνιο χρησιμοποιήθηκε από τη λαοφιλή λογοτεχνία και για την αναφορά της ύλης που βρίσκεται στους πυρήνες των αστέρων νετρονίων, δηλαδή αστέρων τόσο πυκνών που η ύλη καταρέει σε μια πυκνότερη φάση, στην οποία υποθέτεται ότι δεν υποστηρίζεται η ύπαρξη ηλεκτρονίων. Ο όρος νιουτρόνιο, από την άλλη, σπάνια χρησιμοποιείται από την επιστημονική βιβλιογραφία για τους ακόλουθους τρεις (3) λόγους:

  1. Υπάρχουν πολλοί ορισμοί για τον όρο νιουτρόνιο, οπότε αποφεύγεται η επιστημονική χρήση για έναν ασαφή όρο.
  2. Υπάρχει αξιοσημείωτη αβεβαιότητα για τη σύνθεση της ύλης στους πυρήνες των αστέρων νετρονίων: Έχουν διατυπωθεί πολλές σχετικές θεωρίες για νετρονιοεκφυλισμένη ύλη, παράξενη ύλη, ύλη κουάρκ, καθώς και διάφοροι συνδυασμοί όλων των παραπάνω.
  3. Οι ιδιότητες της ύλης των αστέρων νετρονίων εξαρτώνται από το βάθος, εξαιτίας της μεγάλης μεταβολής στην πίεση που ο παράγοντας αυτός επιφέρει. Δεν υπάρχει διαπιστωθεί, άλλωστε, κάποιο συγκεκριμένο όριο ανάμεσα στο φλοιό και, που θεωρείται ότι αποτελείται κυρίως από ατομικούς πυρήνες και του εσωτερικού στον οποίο αναμένεται να λείπουν τα πρωτόνια.

Όταν ο πυρήνας αστέρος νετρονίων υποθέτεται ότι αποτελείται κυρίως από ελεύθερα νετρόνια, τότε το είδος αυτό της ύλης αναφέρεται στην επιστημονική βιβλιογραφία ως νετρονιοεκφυλισμένη ύλη.[5]

Το νιουτρόνιο και ο περιοδικός πίνακας

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Όπως προαναφέραμε, ο όρος «νιουτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον επιστήμονα Αντρέα φον Αντρόποφ (Andreas von Antropoff) το 1926. Ο επιστήμονας αυτός πρότεινε την ύπαρξη μιας εναλλακτικής μορφής ύλης που αποτελείται μόνο από νετρόνια, δηλαδή χωρίς καθόλου πρωτόνια ή ηλεκτρόνια, που θα έπρεπε να τοποθετηθεί ως χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό (Z) 0 επικεφαλής στη νέα του έκδοση περιοδικού πίνακα των στοιχείων. Συνεπώς τοποθετήθηκε στο κέντρο αρκετών σπειροειδών αναπαραστάσεων του περιοδικού πίνακα ταξινόμισης των χημικών στοιχείων, όπως αυτών των Τσαρλς Τζάνετ (Charles Janet, 1928), Ε. Ι. Έμερσον (E. I. Emerson,1944) Τζον Ντ. Κλαρκ (John D. Clark, 1950) και του «Χημικού Γαλαξία» (Chemical Galaxy) του Φιλίπ Στιούαρτ (Philip Stewart, 2005).

Παρ' όλο που όρος δεν χρησιμοποείται από την επιστημονική βιοβλιογραφία, ούτε θεωρείται μορφή της ύλης, ούτε χημικό στοιχείο, υπάρχουν αναφορές, εκτός των ελεύθερων νετρονίων, ότι μπορεί να υπάρχουν δύο (τουλάχιστον) μορφές συσσωματωμάτων νετρονίων χωρίς πρωτόνια.[6] Αν το νιουτρόνιο θεωρηθεί χημικό στοιχείο, τότε αυτά τα συσσωματώματα νετρονίων θα θεωρούνται ότι είναι ισότοπα του νιουτρονίου. Ωστόσο, αυτές οι αναφορές δεν έχουν τεκμηριωθεί περετέρω.

Συνολικά υπάρχουν συνοπτικά οι ακόλουθες αναφορές:

  1. Μονονετρόνιο: Ένα απομονωμένο νετρόνιο υφίσταται β-διάσπαση, με μέση ημιζωή 10 λεπτά της ώρας, μετατρεπόμενο σε πρωτόνιο, ηλεκτρόνιο και αντινετρίνο.
  2. Δινετρόνιο: Το δινετρόνιο, δηλαδή συσσωμάτωμα που περιέχει δυο (2) νετρόνιο, αναμφίβολα παρατηρήθηκε το 2012 κατά τη διάσπαση 16Be.[7][8] Δεν είναι συνδεμένο σωμάτιο, αλλά προτάθηκε ότι είναι μια βραχύβια κατάσταση που παράγεται με πυρηνικές αντιδράσεις που συμπεριλαμβάνουν τρίτιο. Προτάθηκε ότι έχει μεταβατική παρουσία σε πυρηνικές αντιδράσεις που παράγονται από ηλιόνια (δηλαδή πυρήνες 3He) και το σχηματισμό ενός πρωτονίου και ενός πυρήνα με τον ίδιο ατομικό αριθμό όπως ο πυρήνας - στόχος, αλλά μαζικό αριθμό μεγαλύτερο κατά περίπου 2 amu. Η υπόθεση δινετρονίου χρησιμοποιήθηκε σε πυρηνικές αντιδράσεις με εξωτικούς πυρήνες για μεγάλο χρονικό διάστημα.[9] Αρκετές εφαρμογές του δινετρονίου σε πυρηνικές αντιδράσεις μπορούν να βρεθούν σε συνοπτικά φυλλάδια.[10] Η ύπαρξή του έχει αποδειχθεί ότι είναι σχετική για πυρηνικές δομές εξωτικών πυρήνων.[11] Ένα σύστημα που αποτελείται από δύο νετρόνια δεν είναι συνδεμένο, αν και η έλξη μεταξύ τους είναι πολύ κοντά στο να είναι αρκετή για να δημιουργηθεί κάποιος δεσμός.[12] Το γεγονός αυτό έχει κάποιες συνέπειες στην πυρηνοσύνθεση και στη σχετική αφθονία των χημικών στοιχείων.[10][13]
  3. Τρινετρόνιο: Το τρινετρόνιο είναι τελείως υποθετικό χημικό είδος που αποτελείται από τρία (3) συνδεμένα νετρόνια δεν έχει ανιχνευθεί, ούτε αναμένεται να υπάρξει, ούτε καν για πολύ σύντομο χρόνο.
  4. Τετρανετρόνιο: Το τετρανετρόνιο είναι ένα υποθετικό σωμάτιο που αποτελείται από τέσσερα (4) συνδεμένα νετρόνια. Οι αναφορές για την ύπαρξή του δεν έχουν αναπαραχθεί.[14]
  5. Πεντανετρόνιο: Υπολογισμοί έδειξαν ότι το υποθετικό πεντανετρόνιο, χημικό είδος που αποτελείται από ένα συσσωμάτωμα πέντε (5) νετρονίων, δεν μπορεί να συγκρατηθεί.[15]

Παρόλο που δεν το ονομάζουν νιουτρόνιο, οι κάρτες πορτοφολιού του εθνικού κέντρου πυρηνικών δεδεμένων (των ΗΠΑ) συμπεριλαμβάνουν ένα χημικό στοιχείο με χημικό σύμβολο n (όπως το νευτρόνιο), ατομικό αριθμό Z = 0 και μαζικό αριθμό A = 1. Αυτό το ισότοπο περιγράφεται ότι διασπάται σε στοιχειακό υδρογόνο (H), με ημιζωή 10,24±0,02 λεπτά.

Παραπομπές και σημειώσεις

[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]
  1. ↑ Inglis-Arkell, Esther (14 Απριλίου 2012). «Neutrium: The Most Neutral Hypothetical State of Matter Ever». io9.com. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 12 Νοεμβρίου 2014. Ανακτήθηκε στις 11 Φεβρουαρίου 2013. 
  2. ↑ Zhuravleva, Valentina (2005). Ballad of the Stars: Stories of Science Fiction, Ultraimagination, and TRIZ (στα Αγγλικά). Technical Innovation Center, Inc. ISBN 9780964074064. 
  3. ↑ von Antropoff, A. (1926). «Eine neue Form des periodischen Systems der Elementen». Zeitschrift für Angewandte Chemie 39 (23): 722–725. doi:10.1002/ange.19260392303. 
  4. ↑ Stewart, P. J. (2007). «A century on from Dmitrii Mendeleev: Tables and spirals, noble gases and Nobel prizes». Foundations of Chemistry 9 (3): 235–245. doi:10.1007/s10698-007-9038-x. 
  5. ↑ Angelo, J. A. (2006). Encyclopedia of Space and Astronomy. Infobase Publishing. σελ. 178. ISBN 978-0-8160-5330-8. 
  6. ↑ Timofeyuk, N. K. (2003). «Do multineutrons exist?». Journal of Physics G 29 (2): L9. doi:10.1088/0954-3899/29/2/102. Bibcode: 2003JPhG...29L...9T. 
  7. ↑ Schirber, M. (2012). «Nuclei Emit Paired-up Neutrons». Physics 5: 30. doi:10.1103/Physics.5.30. Bibcode: 2012PhyOJ...5...30S. http://physics.aps.org/articles/v5/30. 
  8. ↑ Spyrou, A.; Kohley, Z.; Baumann, T.; Bazin, D. και άλλοι. (2012). «First Observation of Ground State Dineutron Decay: 16Be». Physical Review Letters 108 (10): 102501. doi:10.1103/PhysRevLett.108.102501. PMID 22463404. Bibcode: 2012PhRvL.108j2501S. 
  9. ↑ Bertulani, C. A.; Baur, G. (1986). «Coincidence Cross-sections for the Dissociation of Light Ions in High-energy Collisions» (PDF). Nuclear Physics A 480 (3–4): 615–628. doi:10.1016/0375-9474(88)90467-8. Bibcode: 1988NuPhA.480..615B. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2011-07-20. https://web.archive.org/web/20110720060518/http://faculty.tamu-commerce.edu/cbertulani/cab/papers/NPA480_1988_615.pdf. Ανακτήθηκε στις 2018-08-19. 
  10. ↑ 10,0 10,1 Bertulani, C. A.; Canto, L. F.; Hussein, M. S. (1993). «The Structure And Reactions Of Neutron-Rich Nuclei» (PDF). Physics Reports 226 (6): 281–376. doi:10.1016/0370-1573(93)90128-Z. Bibcode: 1993PhR...226..281B. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 2011-09-28. https://web.archive.org/web/20110928120249/http://www.tamu-commerce.edu/physics/carlos/papers/PRep226_1993_281.pdf. Ανακτήθηκε στις 2018-08-19. 
  11. ↑ Hagino, K.; Sagawa, H.; Nakamura, T.; Shimoura, S. (2009). «Two-particle correlations in continuum dipole transitions in Borromean nuclei». Physical Review C 80 (3): 1301. doi:10.1103/PhysRevC.80.031301. Bibcode: 2009PhRvC..80c1301H. 
  12. ↑ MacDonald, J.; Mullan, D. J. (2009). «Big Bang Nucleosynthesis: The Strong Nuclear Force meets the Weak Anthropic Principle». Physical Review D 80 (4): 3507. doi:10.1103/PhysRevD.80.043507. Bibcode: 2009PhRvD..80d3507M. 
  13. ↑ Kneller, J. P.; McLaughlin, G. C. (2004). «The Effect of Bound Dineutrons upon BBN». Physical Review D 70 (4): 3512. doi:10.1103/PhysRevD.70.043512. Bibcode: 2004PhRvD..70d3512K. 
  14. ↑ Bertulani, C. A.; Zelevinsky, V. (2002). «Is the tetraneutron a bound dineutron-dineutron molecule?». Journal of Physics G 29 (10): 2431. doi:10.1088/0954-3899/29/10/309. Bibcode: 2003JPhG...29.2431B. 
  15. ↑ Bevelacqua, J. J. (1981). «Particle stability of the pentaneutron». Physics Letters B 102 (2–3): 79–80. doi:10.1016/0370-2693(81)91033-9. Bibcode: 1981PhLB..102...79B.