中子

中子 （ Neutron ） 是一種電中性的粒子 ， 具有略大於質子的質量 。 中子屬於重子類 ， 由兩個下夸克 、 一個上夸克和用於在它們三者之間作用的膠子共同構成 。 夸克的靜質量只貢獻出大約1 % 質子質量 ， 剩餘的質子質量主要源自於夸克的動能與捆綁夸克的的能量 。 絕大多數的原子核都由中子和質子組成 （ 僅有氫 - 1例外 ， 它僅由一個質子構成 ） 。 在原子核外 ， 自由中子性質不穩定 ， 平均壽命約 877.75 秒 。 以往曾經將中子列爲基本粒子的一員 。 但現今在標準模型理論下 ， 因爲中子是由夸克組成 ， 所以它是個複合粒子 。 中子和其它常見的次原子粒子最大的分別在於中子因其下夸克和上夸克之電荷互相抵消 ， 本身不帶電荷 。 另它穿透性強 ， 無法直接進行觀察 ， 也令它在覈轉變中成爲非常重要的媒介物 。 這兩項因素使得它在次原子粒子發展歷史的較後期才被發現 。 雖然組成物質的原子在正常情況下不帶電荷 ， 但原子比中子大十萬倍 ， 是由帶負電的電子圍繞帶正電的原子核運行而形成的複雜系統 。 帶電粒子 （ 如質子 ， 電子 ， 或離子 ） 和電磁波 （ 如伽瑪射線 ） 都會在穿透物質時消耗能量 ， 形式是將所穿透物質離子化 。 帶電粒子會因此而慢下來 ， 電磁波則會被所穿透物質吸收 。 中子的情況截然不同 ， 它只會在與原子核近距離接觸時受強相互作用或弱相互作用影響 ： 結果一個自由中子在與原子核直接碰撞前不受任何外力影響 。 因爲原子核太小 ， 碰撞機會極少 ， 因此自由中子會在一段極長的距離保持不變 。 自由中子和原子核的碰撞是彈性碰撞 ， 其遵循巨觀下兩小球彈性碰撞時的動量法則 。 當被碰撞的原子核很重時 ， 原子核只會有很小的速度 ； 但是 ， 若是碰撞的對象是和中子質量差不多質子 ， 則質子和中子會以幾乎相同的速度飛出 。 這類的碰撞將會因爲製造出的離子而被偵測到 。 中子的電中性讓它不僅很難偵測 ， 也很難被控制 。 電中性使得我們無法以電磁場來加速 、 減速或是束縛中子 。 自由中子僅對磁場有很微弱的作用 （ 因爲中子存在磁矩 ） 。 真正能有效控制中子的只有核作用力 。 我們唯一能控制自由中子運動的方式只是放置原子核堆在它們的運動路徑上 ， 讓中子和原子核碰撞藉以吸收之 。 這種以中子撞擊原子核的反應在覈反應中扮演重要角色 ， 也是核子武器運作的原理 。 自由中子則可由核衰變 、 核反應或高能反應等中子源產生 。