neutronenopnames

Neutronenopname is een kernreactie waarbij een atoomkern een neutron absorbeert, waardoor een zwaardere isotop ontstaat. De meest voorkomende vorm is radiatieve neutronenopname, waarbij de opgenomen energie vrijkomt als gammastraling. De reactie wordt vaak genoteerd als (n,γ).

In de resulterende kern neemt het massagetal A toe met één, terwijl het atoomnummer Z onveranderd blijft. De nieuw gevormde isotop kan stabiel zijn of radioactief, waardoor de kern uiteindelijk kan vervallen door beta-verval of verdere gamma-afgifte voordat een stabiele toestand wordt bereikt.

De kans op opname wordt uitgedrukt als een dwarsdoorsnede (cross section), meestal in barns. De opnamekans hangt sterk af van de neutronenenergie: bij thermische neutronen volgt de dwarsdoorsnede vaak de 1/v-regel, maar bestaan resonanties en afwijkingen bij hogere energie. Materie met hoge neutronenactiviteit kan ook deelnemen aan vervolgreacties zoals (n,γ) gevolgd door beta-verval.

In de astronomie speelt neutronenopname een sleutelrol bij de synthese van zware elementen. In de s-process nemen kernen neutronen langzaam op in sterren zoals rode reuzen, waardoor opeenvolgende transmutaties langs de nabijliggende isotopische keten ontstaan. In de r-process ontstaan explosieve, extreem neutronrijke omgevingen waarbij snelle neutronopname optreedt voordat beta-verval plaatsvindt.

Toepassingen van neutronenopname zijn onder meer de productie van radiogene isotopen in kernreactoren, de transmutatie van materialen en neutronenactivatieanalyse (NAA) voor het bepalen van elementaire samenstelling in monsters. De methode is daarmee zowel analytisch als technologisch relevant in industrie en wetenschap.