masse du neutron

[invite9759dbcf]

Prof de physique au lycée, j'explique à mes élèves le défaut de masse des noyaux par rapport aux nucléons libres dans le cadre du programme de physique nucléaire. Question d'élève : "comment connait-on toutes ces masses"
Pour les noyaux et les protons libres, pas de problème, la spectrométrie de masse (mesure du rayon de la trajectoire d'une particule chargée dans un champ magnétique) donne de bons résultats.
Par contre, pour le neutron isolé, je n'avais aucune idée.
Après quelques recherches personnelles, j'ai deux pistes mais incomplètes.

Piste historique : découverte du neutron par James Chadwick en 1932
210Po se désintègre en 206Pb + Alpha à 5,4 Mev selon la littérature.
La particule alpha est dirigée sur une cible de béryllium pour faire la transformation
9Be+Alpha donne 12C+n
Le rayonnement inconnu (les neutrons) rencontre une cible de paraffine.
Avec les masse trouvées pour Po(209.9828737u) et Pb(205.9745u), je ne trouve pas 5.4Mev mais 6.4Mev pour l'énergie cinétique disponible pour la particule Alpha. Qui a une idée ?
Je n'ai pas trouvé comment la paraffine permet de mesurer la masse ou l'énergie du neutron. Hypothèse : par choc élastique avec les noyau d'hydrogène ?

Autre piste : désintégration spontanée du neutron
n donne p + e- + antineutrino
Je me suis donc replongé dans mes cours de fac (après un bon dépoussiérage) pour réécrire la conservation de la quantité de mouvement et la conservation de l'énergie, si on observe cette désintégration dans un champ magnétique, on peut trouver la masse du neutron en connaissant celle du proton et celle de l'électron et en mesurant deux rayons de courbure. Par contre, impossible de trouver une image de trajectoire de cette désintégration sur le net. Si vous avez des bonnes adresse...

Si vous êtes arrivés au bout de ce message merci, et si vous avez des réponses, encore plus merci !
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[mach3]

ils parlent ici de mesure de la masse par chute libre du neutron, mais ce sont des travaux récents, elle a certainement été mesurée autrement auparavant :

http://lpsc.in2p3.fr/pignol/research/seminars/LPSC.pdf

m@ch3

[invite9c9b9968]

Bonjour,

Piste historique : découverte du neutron par James Chadwick en 1932
210Po se désintègre en 206Pb + Alpha à 5,4 Mev selon la littérature.
La particule alpha est dirigée sur une cible de béryllium pour faire la transformation
9Be+Alpha donne 12C+n
Le rayonnement inconnu (les neutrons) rencontre une cible de paraffine.
Avec les masse trouvées pour Po(209.9828737u) et Pb(205.9745u), je ne trouve pas 5.4Mev mais 6.4Mev pour l'énergie cinétique disponible pour la particule Alpha. Qui a une idée ?

Vous devez faire une erreur de calcul quelque part.

En effet on part des conservations de l'énergie et de l'impulsion dans le référentiel où le Polonium est au repos :




Puis on exploite la définition de la masse en relativité restreinte :



Puis on rassemble le tout, pour aboutir à


A ce stade on a l'énergie totale du rayon . Pour en extraire son énergie cinétique K il faut lui retirer son énergie de masse, donc au final
.

Avec les chiffres que vous donnez, plus les valeurs suivantes :
et , j'obtiens

Pour votre deuxième question, c'est effectivement un choc élastique contre les atomes d'Hydrogène, qui va éjecter le proton à très haute énergie ; il faut donc alors mesurer l'énergie du proton.

Cordialement,