중성자

요약 원자를 구성하고 있는 입자의 한 종류로 전하를 띠지 않는다.

중성자의 발견

중성자는 영국의 과학자인 채드윅에 의해 발견되었다. 그리고 그 전에 러더퍼드에 의해 그 존재가 언급되기도 했다. 러더퍼드는 여러 원자들을 가지고 그들의 원자핵 질량을 조사하였는데, 원자핵의 질량과 원자핵을 구성하는 양성자의 질량이 일치하지 않는다는 것을 알게 되었다. 그리고 양성자의 질량이 원자핵 질량의 약 반 정도에 해당한다는 것을 알았다. 그래서 원자핵 안에는 양성자의 질량과 비슷한 질량을 가지며 전하를 띠지 않는 입자가 양성자와 같은 수만큼 존재한다고 생각하였다. 그 후 영국의 채드윅이 1932년에 중성자의 존재를 알아냈다. 그는 베릴륨으로 만들어진 얇은 판에 α선을 충돌시켰다. 그랬더니 전하를 띠지 않는 입자가 튀어나왔고, 이 입자를 중성자라고 하였다.

중성자의 질량

중성자는 그 질량이 1.67492716×10^-27kg으로 양성자보다 약간 무겁다. 또 전자의 질량에 대해 1839배 무겁다. 중성자와 양성자는 전자의 질량에 비해 1800배 이상 무겁고, 양성자와 중성자 사이의 질량 차이는 그리 크지 않기 때문에 양성자의 질량을 1이라고 하면 중성자의 질량도 1, 전자의 질량은 1/1800 정도로 생각한다. 전자의 질량은 무시할 정도로 작기 때문에 원자의 질량은 해당 원자 속에 들어있는 중성자들과 양성자들의 질량을 합한 것이 된다.

중성자의 수

원자핵 속에 들어있는 중성자의 수와 양성자의 수는 일치하는 경우가 많이 있다. 하지만 그렇지 않은 경우도 있다. 예를 들어, 헬륨의 경우 원자핵이 2개의 양성자와 2개의 중성자로 이루어져 있어 질량수가 4이지만, 수소원자의 경우 원자핵 속에 양성자만 1개 들어있고 중성자가 없어 질량수가 1이다.

동위원소

또 같은 종류의 원자라 하더라도 중성자의 수가 다를 수 있다. 이러한 원자들을 동위원소 관계에 있다고 말한다. 예를 들어, 질량수가 12인 탄소의 경우, 6개의 양성자와 6개의 중성자를 포함하고 있는 것이며, 질량수가 13인 탄소의 경우 양성자 6개와 중성자 7개를 포함하고 있는 것이다. 같은 탄소원자이지만 중성자의 수가 다르기 때문에 전체 질량이 달라지고 물리적인 성질도 다르다.