Νετρόνιο ή Στοιχείο Μηδέν

Νετρόνιο είναι το όνομα ενός θεωρητικού στοιχείου με ατομικό αριθμό 0 και σύμβολο Nu που αποτελείται εξ ολοκλήρου από νετρόνια. Άλλα ονόματα για το νετρόνιο είναι νετρόνιο και νετρίτη . Ο χημικός Andreas von Antropoff επινόησε τον όρο «νετρόνιο» το 1926 (πριν από την ανακάλυψη του νετρονίου).

Το αν το νετρόνιο είναι στοιχείο ή όχι εξαρτάται από τον ορισμό του όρου. Οι περισσότεροι χημικοί ορίζουν στοιχεία με βάση τον αριθμό των πρωτονίων στον ατομικό πυρήνα. Οι χημικές αντιδράσεις περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια, τα οποία λείπουν από το νετρόνιο. Ταυτόχρονα, οι πυρηνικές αντιδράσεις επιτρέπουν στα νετρόνια να γίνουν πρωτόνια (υδρογόνο).

Η θέση του νετρονίου στον περιοδικό πίνακα

Τα νετρόνια δεν έχουν καθαρό ηλεκτρικό φορτίο, επομένως δεν έλκουν ηλεκτρόνια. Επομένως, όσον αφορά τη διαμόρφωση ηλεκτρονίων, το νετρόνιο συμπεριφέρεται ως ευγενές αέριο. Αυτό τοποθετεί το νετρόνιο πάνω από το ήλιο στον περιοδικό πίνακα, στην περίοδο 0 και την ομάδα στοιχείων 18.

Στοιχεία νετρονίου

Όνομα :Νετρόνιο

Ατομικός αριθμός :0

Ομάδα :18 (ευγενές αέριο)

Περίοδος :0

Ηλεκτρόνια ανά κέλυφος :0

Discoverer :Δεν ανακαλύφθηκε, αλλά προτείνεται από τον Andreas von Antropoff (1928)

Ατομικό βάρος :1 (προβλεπόμενο)

Ισότοπα νετρονίου

Τα ισότοπα ενός στοιχείου εξαρτώνται από τον αριθμό των νετρονίων στον πυρήνα του. Από το 2021, δύο ισότοπα νετρονίου έχουν σίγουρα παρατηρηθεί (μονονεύτρον και δινετρόνιο), ενώ άλλα έχουν προταθεί. Αυτά τα «ισότοπα» έχουν απλά, περιγραφικά ονόματα:

• Μονονεύτρον :Αυτό είναι ένα μεμονωμένο νετρόνιο, το οποίο έχει χρόνο ημιζωής περίπου 10 λεπτά και διασπάται μέσω της βήτα διάσπασης σε ένα πρωτόνιο (πυρήνα υδρογόνου), ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο.
• Δινετρόνιο :Μια διάσπαση του βηρυλλίου-16 το 2012 είχε ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση ενός δινετρονίου, το οποίο αποτελείται από δύο νετρόνια. Αυτά τα νετρόνια δεν είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια σε έναν πυρήνα, αλλά έλκονται το ένα από το άλλο τόσο ώστε να είναι συγκρίσιμα με έναν πυρήνα. Οι ερευνητές προτείνουν ότι τα δινετρόνια μπορεί επίσης να εμφανίζονται σε βραχύβιες καταστάσεις συντονισμού τριτίου.
• Τρινετρόνιο :Τα τρινετρόνια θα αποτελούνταν από τρία δεσμευμένα νετρόνια, αλλά το σύστημα θα ήταν τόσο θερμοδυναμικά δυσμενές που είναι απίθανο να υπάρχουν τρινετρόνια.
• Τετρανεύτρον :Ένα τετρανετρόνιο αποτελείται από τέσσερα δεσμευμένα νετρόνια. Οι πρώτες έρευνες δείχνουν ότι μπορεί να υπάρχουν τετρανετρόνια, αλλά τα αποτελέσματα δεν έχουν αναπαραχθεί. Εναλλακτικά, ένα παρατηρούμενο τετρανετρόνιο μπορεί να είναι ένα ζεύγος δεσμευμένων δινετρονίων, που σχηματίζουν ένα μόριο και όχι ένα ισότοπο.
• Πεντανεύτρον :Ένα πεντάνετρονιο αποτελείται από πέντε δεσμευμένα νετρόνια. Οι επιστήμονες υπολόγισαν τη δυνητική σταθερότητα ενός σμήνος πέντε νετρονίων.

Ιδιότητες νετρονίου

Αν και δεν έχει παρατηρηθεί μαζική ύλη νετρονίων, οι επιστήμονες είναι σε θέση να κάνουν προβλέψεις σχετικά με τις ιδιότητές της:

• Το νετρόνιο θα ήταν χημικά αδρανές, όπως ένα ευγενές αέριο. Αυτό συμβαίνει επειδή τα ηλεκτρόνια είναι οι βασικοί παίκτες στις χημικές αντιδράσεις. Τα νετρόνια ούτε έλκουν ούτε δεσμεύουν ηλεκτρόνια.
• Δεδομένου ότι το αέριο νετρόνιο δεν έχει ηλεκτρόνια για να διασκορπίσει το φως, πιθανότατα θα ήταν άχρωμο. Η εμφάνιση ενός υποθετικού στερεού είναι εικασία του καθενός.
• Λόγω της χαμηλής έλξης των σωματιδίων, το νετρόνιο θα ήταν αέριο. Οι νόμοι του ιδανικού αερίου προβλέπουν την πυκνότητα του νετρονίου σε τυπική θερμοκρασία και πίεση ως 0,045 kg/m, που είναι το ήμισυ της πυκνότητας του αερίου υδρογόνου. Κοντά στο απόλυτο μηδέν, το νετρόνιο θα μπορούσε να σχηματίσει ένα εκφυλισμένο αέριο υπερρευστό. Η στερεοποίηση μπορεί να συμβεί υπό ακραία πίεση, η οποία μπορεί επίσης να αναστείλει τη διάσπαση βήτα και να κάνει το νετρόνιο σταθερό.
• Το αέριο νετρόνιο θα πρέπει να είναι πιο συμπιέσιμο από τα συνηθισμένα αέρια, λόγω της έλλειψης ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Τα κελύφη ηλεκτρονίων αντιπροσωπεύουν το μεγαλύτερο μέρος του όγκου ενός ατόμου, ενώ τα πρωτόνια απωθούν το ένα το άλλο σε κοντινή απόσταση.
• Η διατήρηση του νετρονίου σε ένα δοχείο θα ήταν προβληματική, καθώς τα νετρόνια είναι αρκετά μικρά ώστε να περνούν μεταξύ ατόμων και μορίων. Το αποτέλεσμα θα ήταν συγκρίσιμο με την τοποθέτηση αερίου ηλίου σε ένα μπαλόνι λατέξ. Ομοίως, το νετρόνιο δεν μπορεί να παγιδευτεί χρησιμοποιώντας ηλεκτρικά πεδία επειδή δεν έχει καθαρό φορτίο.

Στη μυθοπλασία

Το νετρόνιο εμφανίζεται σε βιβλία επιστημονικής φαντασίας, ταινίες και βιντεοπαιχνίδια όπου είναι μια μορφή απίστευτα πυκνής και συνήθως στερεής ύλης. Στα μέσα του 20ου αιώνα, το νετρόνιο εμφανίστηκε στο Star Trek το επεισόδιο «Doomsday Machine» και τα μυθιστορήματα «Terrohuman Future History» του H. Beam Piper (ως collapsium). Είναι ένα στοιχείο στο βιντεοπαιχνίδι "Oxygen Not Included."

Αστέρια νετρονίων και νετρονίων

Στο πλαίσιο της φυσικής, το «νετρόνιο» αναφέρεται συχνότερα στην ύλη των άστρων νετρονίων. Ωστόσο, στην επιστημονική βιβλιογραφία ο προτιμώμενος όρος είναι «εκφυλισμένη από νετρόνια ύλη». Άλλοι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα αστέρια νετρονίων περιέχουν περίεργη ύλη ή ύλη κουάρκ. Σε κάθε περίπτωση, η αναφορά σε όλη την ύλη ενός άστρου νετρονίων ως "νετρονίου" είναι εσφαλμένη επειδή η σύνθεση των αστεριών ποικίλλει ανάλογα με το βάθος και την πίεση.

Αναφορές

• von Antropoff, A. (1926). «Eine neue Form des periodischen Systems der Elementen». Ζ. Angew. Chem . 39 (23):722–725. doi:10.1002/ange.19260392303
• Bertulani, C. A.; Zelevinsky, V. (2003). «Είναι το τετρανετρόνιο ένα δεσμευμένο μόριο δινετρονίου-δινετρονίου;». Journal of Physics G. 29 (10):2431–2437. doi:10.1088/0954-3899/29/10/309
• Bevelacqua, J. J. (11 Ιουνίου 1981). «Σταθερότητα σωματιδίων του πεντανετρονίου». Γράμματα Φυσικής Β 102 (2–3):79–80. doi:10.1016/0370-2693(81)91033-9
• Glendenning, Norman K.; et al. (2000). Συμπαγή αστέρια (2η έκδ.) Springer-Verlag New York. ISBN 978-0-387-98977-8.
• Stewart, Philip J. (Οκτώβριος 2007). «Ένας αιώνας μετά τον Ντμίτρι Μεντελέεφ:τραπέζια και σπείρες, ευγενή αέρια και βραβεία Νόμπελ». Θεμέλια της Χημείας 9 (3):235-245. doi:10.1007/s10698-007-9038-x