mteb/MIRACLReranking huggingface dataset:
อำนาจอธิปไตย มงแต็สกีเยอ (Montesquieu) นักคิดนักปรัชญาการเมืองชาวฝรั่งเศส ผู้ให้กำเนิดแนวคิดในการแบ่งแยกอำนาจปกครองสูงสุดหรืออำนาจอธิปไตยออกเป็น 3 ฝ่าย โดยพิจารณาในแง่ขององค์กรผู้ใช้อำนาจออกเป็นอำนาจนิติบัญญัติ อำนาจบริหารและอำนาจตุลาการ ตามแนวคิดของอริสโตเติล (Aristotle) นักปราชญ์การเมืองชาวกรีกโบราณ บนพื้นฐานหรือมีเป้าประสงค์ประการสำคัญแหล่งหลักการคือการให้อำนาจแต่ละฝ่ายถ่วงดุลและตรวจสอบซึ่งกันและกันทั้งสามฝ่าย และเพื่อประกันสิทธิเสรีภาพของประชาชนให้ปลอดจากการใช้อำนาจโดยมิชอบขององค์กรภาครัฐที่ใช้อำนาจหนึ่งอำนาจใดที่อาจละเมิดลิดรอนโดยอำนาจรัฐไม่ว่าฝ่ายใด ซึ่งตามแนวคิดดั้งเดิมของมงแต็สกีเยอนั้น ได้แบ่งอำนาจอธิปไตยออกเป็นองค์กรที่ใช้อำนาจนิติบัญญัติ (Puissance Legislative) ซึ่งใช้อำนาจปฏิบัติการต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับกฎหมายมหาชน และองค์กรที่ใช้อำนาจปฏิบัติการต่าง ๆ ซึ่งขึ้นอยู่กับกฎหมายเอกชน ซึ่งก็คือ สภาที่ทำหน้าที่ประชุมและปรึกษาในเรื่องการเมือง องค์กรเจ้าหน้าที่ของรัฐหรือช้าราชการ และองค์กรฝ่ายตุลาการ นั่นเอง เหตุผลที่มงแต็สกีเยอเสนอแนวคิกให้แบ่งแยกอำนาจการปกครองสูงสุดนี้เนื่องจากเขาเห็นว่า หากอำนาจในการนิติบัญญัติหรือการตรากฎหมาย อำนาจในการบริหารหรือการบังคับตามมติมหาชน และอำนาจตุลาการในการพิจารณาคดี ถูกใช้โดยบุคคลเดียวหรือองค์กรเดียว ไม่ว่าจะเป็นขุนนางหรือประชาชนก็ตามแล้ว ยากที่จะมีเสรีภาพอยู่ได้ ทั้งนี้เป็นเพราะ ผู้ใช้ทั้งอำนาจนิติบัญญัติรวมกับอำนาจบริหาร จะออกกฎหมายแบบทรราชและบังคับใช้กฎหมายในทางมิชอบ หากอำนาจตุลาการรวมกันกับอำนาจนิติบัญญัติ ผู้พิพากษาจะเป็นผู้ออกกฎหมาย อันอาจส่งผลให้ชีวิตและเสรีภาพของผู้ใต้การปกครอง ถูกบังคับควบคุมโดยกฎหมายที่ลำเอียง และหากให้อำนาจตุลาการรวมกับอำนาจบริหารแล้ว ผู้พิพากษาจะประพฤติตัวแบบกดขี่รุนแรง อันจำเป็นต้องแยกอำนาจแต่ละด้านออกจากกัน
สภาแห่งชาติลาว กระบวนการตราและปรับปรุงแก้ไขกฎหมายจะดำเนินการตามแผนการปฏิบัติงาน 5 ปี ของสภาแห่งชาติ ซึ่งจะกำหนดว่าจะมีการตราหรือปรับปรุงแก้ไขกฎหมายใดบ้าง ทั้งในรอบ 5 ปี ซึ่งครบตามวาระของสภาแห่งชาติชุดนั้นและโครงการในแต่ละปีเมื่อจะมีการพิจารณาเสนอกฎหมายใด รัฐบาลโดยหน่วยงานหลักที่เกี่ยวข้องกับการบังคับใช้กฎหมายนั้นหรือหน่วยงาน (เจ้าของ) ผู้รักษาการตามกฎหมายนั้นจะมีการประสานงานรวบรวมความเห็นและข้อมูลเพื่อประกอบความเห็นต่อร่างกฎหมายนั้นจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเพื่อร่วมกันจัดทำร่างกฎหมายนั้นขึ้น เมื่อได้จัดทำร่างกฎหมายเสร็จเรียบร้อยแล้วจึงเสนอกระทรวงยุติธรรมเพื่อพิจารณารับรอง แล้วจึงเสนอต่อรัฐบาล เมื่อคณะรัฐบาลลงมติรับรองแล้วจึงเสนอต่อสภาแห่งชาติก่อนที่สมัยประชุมสภาแห่งชาติจะเปิดขึ้นไม่น้อยกว่า 60 วันต่อไป
หนึ่งด้าวฟ้าเดียว "หนึ่งด้าวฟ้าเดียว" เป็นละครจากค่ายทีวีซีน เป็นเรื่องราวของสมเด็จพระเจ้าตากสิน ผู้จัดเข้าหาวรรณวรรธน์ ผู้เขียน "ข้าบดินทร์" ให้มาช่วยแต่งบทละครเรื่องนี้ ผ่านตัวละครและเรื่องราวใหม่ ๆ ได้รับแรงบันดาลใจเค้าโครงเรื่องจาก กฎหมายตราสามดวงว่าด้วยกฎมณเฑียรบาล ที่บันทึกว่ามีขันทีชาวต่างชาติในขบวนเสด็จของกษัตริย์ ทำให้เกิดเรื่องราวของชาวตุรกี ที่ปลอมตัวเป็นขันทีเข้ากรุงศรีอยุธยามาสืบราชการลับในละครเรื่องนี้ โดยมีบุคคลในประวัติศาสตร์อย่าง สมเด็จพระเจ้าตากสินมหาราช, พระเจ้ามังระ, พระยาพิชัยดาบหัก, กรมขุนวิมลพัตร, เจ้าจอมเพ็ญ ฯลฯ และใช้เวลาประพันธ์ 3 เดือน สำหรับตัวละครขันทอง รับบทโดยจิรายุ ตั้งศรีสุข วรรณวรรธน์ได้วางตัวละครนี้โดยมีจิรายุไว้ในใจตั้งแต่ตอนเขียนบทประพันธ์ เพราะประทับใจบทบาทการแสดงในละครเรื่อง "สุภาพบุรุษจุฑาเทพ" ส่วนเครื่องแต่งกายของละครเรื่องนี้ได้รับแรงบันดาลใจจากภาพจิตรกรรมฝาผนัง และเพิ่มเติมสีสันสดใสให้ดูเหมาะสม
เครื่องราชอิสริยาภรณ์อันเป็นที่สรรเสริญยิ่งดิเรกคุณาภรณ์ ใช้สำหรับประดับห้อยกับสายสะพาย ขนาดกว้าง 10 เซนติเมตร สีเขียว ริมสีแดงชาด มีริ้วสีขาวและสีเหลืองขนาดเล็กควบคั่นทั้งสองข้าง สะพายบ่าขวาเฉียงลงทางซ้าย 
ทุติยดิเรกคุณาภรณ์ มีอักษรย่อว่า ท.ภ. มีลำดับเกียรติอยู่ในลำดับที่ 17 จาก 36 ลำดับ ประกอบด้วยดวงตรา ดารา และแพรแถบ สำหรับสตรีนั้นดวงตราและดารา จะมีลักษณะเหมือนที่พระราชทานแก่บุรุษทุกประการ แต่จะมีขนาดย่อมกว่า โดยมีลักษณะ ดังนี้
ตติยดิเรกคุณาภรณ์ มีอักษรย่อว่า ต.ภ. มีลำดับเกียรติอยู่ในลำดับที่ 25 จาก 36 ลำดับ ประกอบด้วย ดวงตรา มีลักษณะอย่างทุติยดิเรกคุณาภรณ์
หมาย พระราชลัญจกรประทับอีกห้าดวง คือ รูปพระมหาจักรดวงหนึ่ง รูปตราสำหรับประจำแผ่นดินปัจจุบันดวงหนึ่ง รูปตราข้างซ้ายขวาเป็นพวงดอกดวงหนึ่ง เป็นพวงผลดวงหนึ่ง ถ้าราคาเฟื้องหนึ่งมีดอกหนึ่ง พวงหนึ่งถ้าราคาสลึงหนึ่งมีดอกสองผลสอง ทวีขึ้นไปตามลำดับจนถึงราคาบาทหนึ่ง จะมีแปดดอก แปดผล และมีดวงตราอักษรโดยย่ออยู่ใต้ตราประจำมีกำหนดว่าปีที่สี่ดวงหนึ่ง แล้วมีเลขพระราชหัตถข้างล่างบ้าง ข้างบนเป็นสำคัญ เพื่อไม่ให้เปลี่ยนปลอมได้ อีกด้านหนึ่งมีลักษณะเป็นประกาศหรือสัญญาของรัฐบาล โดยพิมพ์ข้อความไว้ภายในกรอบ
ราชลัญจกรจีน ตราแผ่นดินได้ผ่านมือกษัตริย์ยุคเว่ย์ (魏), จิ้น (晉), สิบหกแคว้น (十六國), สุย (隋), และถัง (唐) แต่สูญหายไปในสมัยต่อมา คือ ยุคห้าวงศ์สิบแคว้น (五代十國) ซึ่งกินเวลาตั้งแต่ ค.ศ. 907–960 เชื่อกันว่า ราชวงศ์ยฺเหวียน (元) ของมองโกลได้ไป ฉะนั้น ใน ค.ศ. 1370 กองทัพราชวงศ์หมิง (明) บุกมองโกลไปกู้พระราชสมบัติที่ถูกขนถ่ายไป แต่ก็ไม่พบดวงตรา ด้วยเหตุนี้ กษัตริย์ราชวงศ์หมิง และราชวงศ์ต่อมา คือ ชิง (清) จึงไม่เคยมีตราโบราณนี้อยู่ในครอบครอง แต่ได้สร้างตราดวงอื่นขึ้นใช้ถึงยี่สิบห้าดวง เพื่อลดทอนความสำคัญของตราแผ่นดินตกทอดนี้ลง
กฎหมายจีนดั้งเดิม ชนชั้นปกครองยุคเริ่มแรกของราชวงศ์โจวซึ่งเป็นราชวงศ์ลำดับที่สามตามประวัติศาสตร์จีนได้ตรากฎหมายหลายฉบับเพื่อรองรับค่านิยมในความเป็นบุตรหัวปี () เช่น ค่านิยมเรื่องความกตัญญู โดยกฎหมายฉบับเริ่มแรกที่สุดฉบับหนึ่งของจีนที่เชื่อกันว่าเป็นของแท้ คือ ประมวลพระราชโองการของพระเจ้าโจวอู่หวังที่มีไปถึงเจ้าฟ้าชายพระองค์น้อยสำหรับเป็นแนวทางในการจัดระเบียบศักดินา ชื่อว่า "คังเก้า" ()
มหาเถรสมาคม "พระราชบัญญัติคณะสงฆ์ พุทธศักราช 2484" เป็นแนวคิดของจอมพลแปลก พิบูลสงคราม ที่จะเลียนการปกครองฝ่ายอาณาจักรมาใช้แก่ฝ่ายศาสนจักร โดยเรียก "สังฆสภา" ให้เป็นทำนองเดียวกับ "รัฐสภา" และมีอำนาจหน้าที่ทำนองเดียวกันด้วย คือ ตราสังฆาณัติ แล้วถวายให้สมเด็จพระสังฆราชลงพระนาม จะเห็นได้ว่าบทบัญญัติหลาย ๆ บทเลียนมาจากกฎหมายฝ่ายอาณาจักรหมวดหมู่กฎหมายปกครองและกฎหมายรัฐธรรมนูญ อาทิ ให้สังฆสภามีอำนาจตราสังฆาณัติได้ ถ้าสมเด็จพระสังฆราชไม่ทรงเห็นด้วยหรือไม่ทรงลงพระนามตามกำหนด และสังฆสภาลงมติเห็นชอบตามเดิม ทำนองเดียวกับรัฐสภามีอำนาจตราพระราชบัญญัติที่พระมหากษัตริย์ไม่ทรงเห็นด้วยหรือไม่ทรงลงพระปรมาภิไธยตามกำหนด และรัฐสภามีมติเห็นชอบตามเดิม
ตราแผ่นดินของสวีเดน การใช้ตราแผ่นดินของสวีเดนเป็นไปตามกฎหมายสวีเดน พระราชบัญญัติ ค.ศ. 1970:498 ที่ระบุว่า ""ในกิจการทางการค้า, ตราอาร์ม, ธง หรือ สัญลักษณะทางการของสวีเดนต่างๆ ไม่อาจจะนำไปใช้ในการเป็นตราหรือสัญลักษณ์สำหรับสินค้าและบริการโดยมิได้รับการอนุญาตอย่างถูกต้องโดยผู้รับผิดชอบทางราชการ ซึ่งรวมทั้งเครื่องหมายหรือเนื้อความที่อ้างถึงรัฐบาลสวีเดนผู้มีอำนาจในการประทับตราอนุญาตอย่างเป็นทางการได้ ซึ่งรวมทั้งตราอาร์มของเทศบาลเมืองที่ได้รับการลงทะเบียน""
ตราแผ่นดินของตรินิแดดและโตเบโก ตราแผ่นดินของตรินิแดดและโตเบโก เป็นตราอาร์มที่สืบทอดรูปแบบมาจากดวงตราสหพันธรัฐอินดีสตะวันตก ออกแบบโดยคณะกรรมการที่ตั้งขึ้นเมื่อ ค.ศ. 1962 เพื่อคัดเลือกแบบดวงตราแผ่นดินที่สื่อถึงประชาชนชาวตรินิแดดและโตเบโก คณะกรรมการได้มีมติเลือกแบบดวงตราที่ออกแบบโดย คาร์ลิสต์ ชาง (1921–2001) และ ผู้ออกแบบชุดคาร์นิวัล จอร์จ ไบเลย์ (1935–1970)
นิวตรอน นิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ ในทศวรรษหลังจากที่นิวตรอนที่ถูกค้นพบในปี 1932 นิวตรอนถูกนำมาใช้เพื่อให้เกิดการกลายพันธ์ของนิวเคลียส () ในหลายประเภท ด้วยการค้นพบของ นิวเคลียร์ฟิชชัน ในปี 1938 ทุกคนก็ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่า ถ้าการฟิชชันสามารถผลิตนิวตรอนขึ้นมาได้ นิวตรอนแต่ละตัวเหล่านี้อาจก่อให้เกิดฟิชชันต่อไปได้อีกในกระบวนการต่อเนื่องที่เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ เหตุการณ์และการค้นพบเหล่านี้นำไปสู่​​เครื่องปฏิกรณ์ที่ยั่งยืนด้วยตนเองเป็นครั้งแรก (Chicago Pile-1, 1942) และอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรก (ทรินิตี้ 1945)
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นิวตรอนถูกค้นพบในปี 1932. แนวคิดของปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นโดยนิวตรอนเป็นสื่อกลาง, ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ฮังการี Leó Szilárd, ในปี 1933. เขายื่นจดสิทธิบัตรสำหรับความคิดของเขาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ง่ายในปีต่อมาขณะที่เขาทำงานที่กระทรวงทหารเรือในกรุงลอนดอน. อย่างไรก็ตามความคิด Szilárd ไม่ได้รวมความคิดของนิวเคลียร์ฟิชชั่นว่าเป็นแหล่งของนิวตรอน, เนื่องจากกระบวนการนั้นยังไม่ได้ถูกค้นพบ. ความคิดของ Szilárd สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยการใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่กำเนิดจากนิวตรอนเป็นสื่อกลางในองค์ประกอบเบาได้พิสูจน์แล้วว่าทำงานไม่ได้.
นิวเคลียสของอะตอม นิวเคลียส ของอะตอม () เป็นพื้นที่ขนาดเล็กที่หนาแน่นในใจกลางของอะตอม ประกอบด้วยโปรตอน และนิวตรอน (สำหรับอะตอมของไฮโดรเจนธรรมดา นิวเคลียสมีแต่โปรตอนเท่านั้น ไม่มีนิวตรอน) นิวเคลียสถูกค้นพบในปี 1911 โดยเออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ที่ได้จาก'การทดลองฟอยล์สีทองของ Geiger-Marsden ในปี 1909'. หลังจากการค้นพบนิวตรอนในปี 1932 แบบจำลองของนิวเคลียสที่ประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอนได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วโดย Dmitri Ivanenko และเวอร์เนอร์ ไฮเซนเบิร์ก เกือบทั้งหมดของมวลของอะตอมตั้งอยู่ในนิวเคลียสกับอยู่ในขนาดที่เล็กมากของ'เมฆอิเล็กตรอน' โปรตอนและนิวตรอนจะหลอมรวมกันเพื่อก่อตัวขึ้นเป็นนิวเคลียสด้วยแรงนิวเคลียร์
การสลายให้กัมมันตรังสี ถึงแม้ว่า แอลฟา, เบต้า และ แกมมา เป็นที่รู้จักแล้วก็ตาม ได้มีการค้นการสลายตัวแบบอื่นๆเพิ่มเติม ไม่นานหลังจากการค้นพบนิวตรอนในปีพ.ศ. 2475 เอนรีโก แฟร์มี ค้นพบว่า ในการสลายตัวที่เกิดขึ้นน้อยมากนั้นจะก่อให้เกิด นิวตรอน เช่นเดียวกับการสลายตัวของอนุภาค การปลดปล่อยโปรตอน()โดดเดี่ยวพบได้ในบางธาตุ หลังจากค้นพบโพสิตรอนจากการก่อเกิดรังสีคอสมิค เป็นที่ทราบว่าในกระบวนการเดียวกันกับการสลายให้อนุภาคบีตา สามารถก่อให้เกิดอนุภาคโพสิตรอนได้ด้วย(), ซึ่งอนุภาคนี้สามารถเรียกในอีกชื่อหนึ่งว่า อนุภาคตรงข้ามของอิเล็กตรอน ซึ่งในการสลายตัวทั้งสองแบบของการสลายให้อนุภาคบีตา จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสที่จะปรับระดับสัดส่วนของ นิวตรอน และ โปรตรอน ให้อยู่ในระดับที่มีพลังงานต่ำที่สุด ท้ายที่สุด ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การสลายตัวแบบกลุ่ม() อนุภาคนิวตรอน และ อนุภาคโปรตรอน จำนวนหนึ่ง ถูกปลดปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องในปรากฏการณ์นี้ด้วย นอกจากอนุภาคแอลฟา
พลังงานนิวเคลียร์ ในปี 1932 เจมส์ แชดวิกค้นพบนิวตรอน ซึ่งได้รับการยอมรับในทันทีว่าเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพสำหรับการทดลองนิวเคลียร์เพราะมันไม่มีประจุไฟฟ้า. การทดลองด้วยการระดมยิงวัสดุด้วยนิวตรอนทำให้ Frédéric และ Irène Joliot-Curie ได้ค้นพบกัมมันตภาพรังสีที่ถูกสร้างขึ้นในปี 1934, ซึ่งยอมให้ทำการสร้างองค์ประกอบที่เหมือนเรเดียมด้วยราคาน้อยกว่าเรเดียมธรรมชาติ. งานต่อไปโดย Enrico Fermi ในปี 1930s เน้นการใช้นิวตรอนช้าในการเพิ่มประสิทธิภาพของกัมมันตภาพรังสีที่เกิด. การทดลองที่ระดมยิงยูเรเนียมด้วยนิวตรอนทำให้ Fermi เชื่อว่าเขาได้สร้างองค์ประกอบ transuranic ขึ้นใหม่ซึ่งได้รับการขนานนามว่า hesperium.
นิวตรอน เมื่ออยู่ในภาวะที่ความดันและอุณหภูมิสูง อนุภาคนิวคลีออน (โปรตอน+นิวตรอน) และกลูออน จะหลอมรวมเป็นอะตอมของธาตุนิวโตรเนียม (Nt) ธาตุที่เบากว่าไฮโดรเจนซึ่งยังไม่ถูกค้นพบ แต่เชื่อว่าอยู่ภายในดาวนิวตรอน ที่มีส่วนประกอบหลักเป็นนิวตรอน และอยู่ในภาวะที่ความดันสูงและร้อนจัดเหมาะที่จะเกิดการหลอมตัวดังกล่าวได้
การแผ่รังสีจากนิวตรอน การแผ่รังสีจากนิวตรอนถูกค้นพบเป็นผลมาจากการสังเกตนิวเคลียสของเบริลเลียมที่ทำปฏิกิริยากับอนุภาคแอลฟา จึงเป็นการแปลงไปเป็นนิวเคลียสของคาร์บอนและปลดปล่อยนิวตรอนออกมาหนึ่งตัว, Be(α,n)C หรือ (Be + α = n + C) การรวมกันของตัวปล่อยอนุภาคแอลฟาและไอโซโทปที่มีความน่าจะเป็นของปฏิกิริยานิวเคลียร์ (α,n) ขนาดใหญ่ยังคงเป็นแหล่งที่มาของนิวตรอนที่พบบ่อย
นิวตรอน ปฏินิวตรอนถูกค้นพบโดย บรู๊ซ คอร์ก ในปี ค.ศ. 1956 หนึ่งปีหลังจากการค้นพบปฏิโปรตอน โดยมีมวลต่างกันเพียง 9±5×10 กรัมเท่านั้น ปฏินิวตรอนมีโครงสร้างคล้ายกับนิวตรอน เพียงแต่เปลี่ยนจากควาร์กเป็นปฏิควาร์กเท่านั้น
การแตกเป็นเสี่ยง (ฟิสิกส์) ดูเพิ่มเติม: แหล่งนิวตรอน ISIS, แหล่งที่มานิวตรอนจากการแตกเป็นเสี่ยง, l3=SINQ
ฟิวชั่นที่คุมขังเฉื่อย () มีศักยภาพในการผลิตนิวตรอนได้มากกว่าการแตกเป็นเสี่ยง นี่อาจเป็นประโยชน์สำหรับการถ่ายภาพรังสีด้วยนิวตรอน ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการค้นหาตำแหน่งของไฮโดรเจนอะตอมในโครงสร้างต่าง ๆ, ในการแก้ปัญหาการเคลื่อนไหวของความร้อนของอะตอมและการศึกษาการกระตุ้นสะสมของโฟตอนด้วยประสิทธิภาพที่มากขึ้นกว่ารังสีเอ็กซ์
อะตอม การพัฒนาของเครื่องวิเคราะห์มวล (mass spectrometer) ทำให้สามารถตรวจวัดมวลที่แน่นอนของอะตอมได้ อุปกรณ์นี้อาศัยแม่เหล็กในการเบี่ยงเบนวิถีของลำอนุภาคไอออน และตรวจวัดปริมาณการหักเหจากอัตราส่วนระหว่างมวลอะตอมกับประจุของมัน นักเคมี ฟรานซิส วิลเลียม แอสตันใช้เครื่องมือนี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าไอโซโทปมีมวลที่ต่างออกไป มวลอะตอมของไอโซโทปเหล่านี้จะแปรค่าไปเป็นจำนวนเต็มบวก เรียกว่า กฎของเลขจำนวนเต็ม (whole number rule) การอธิบายไอโซโทปที่แตกต่างเหล่านี้ต้องรอไปอีกจนกระทั่งมีการค้นพบนิวตรอน หรืออนุภาคที่มีประจุเป็นกลางซึ่งมีมวลเท่ากับโปรตอน นักฟิสิกส์ชื่อ เจมส์ แคดวิคค้นพบนิวตรอนในปี ค.ศ. 1932 จึงทำให้สามารถอธิบายไอโซโทปได้ในฐานะธาตุที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่มีจำนวนนิวตรอนภายในนิวเคลียสที่แตกต่างออกไป
การแบ่งแยกนิวเคลียส นอกเหนือไปจากฟิชชันที่เกิดจากนิวตรอน ควบคุมและใช้ประโยชน์โดยมนุษย์แล้ว รูปแบบโดยธรรมชาติของการสลายกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นเอง (ไม่ต้องใช้นิวตรอน) จะยังถูกเรียกว่าฟิชชันเช่นกัน และมันเกิดขึ้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในไอโซโทปที่มีเลขมวลสูงมาก ฟิชชันเกิดเอง ถูกค้นพบในปี 1940 โดย Flyorov, Petrzhak และ Kurchatov ในมอสโก เมื่อพวกเขาได้ตัดสินใจที่จะยืนยันว่า โดยไม่ต้องมีการระดมยิงด้วยนิวตรอน อัตราการเกิดฟิชชันของยูเรเนียมจะเล็กน้อยจนไม่ต้องนำมาคำนวณได้ ตามที่ได้คาดการณ์โดย Niels Bohr; มันไม่ได้เป็นเช่นนั้น
นิวตรอน เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งทฤษฎีการมีอยู่ของนิวตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1920 โดยเขาพบว่าอะตอมของธาตุทุกชนิด เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับ 2 เท่าของเลขอะตอมเสมอ จึงสันนิษฐานได้ว่ามีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่ยังไม่ถูกค้นพบ
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แรงบันดาลใจสำหรับรูปแบบใหม่ของเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้ยูเรเนียมมาจากการค้นพบของลีซ ไมต์เนอ, ฟริตซ์ Strassmann และอ็อตโต ฮาห์นในปี 1938 ที่การระดมโจมตีของยูเรเนียมด้วยนิวตรอน (ที่จัดการโดยปฏิกิริยาอัลฟาในเบริลเลียมฟิวชั่น "ปืนครกนิวตรอน") ที่ผลิตสารตกค้างแบเรียม, ซึ่งพวกเขาให้เหตุผลที่ถูกสร้างขึ้นโดยการทำฟิชชั่นของนิวเคลียสของยูเรเนียม. การศึกษาต่อในช่วงต้นปี 1939 (หนึ่งของการศึกษานี้ทำโดย Szilárd และ Fermi) เปิดเผยว่าหลายนิวตรอนได้รับการปล่อยตัวในระหว่างการทำฟิชชั่น, ทำให้มีโอกาสในการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ Szilárd ได้จินตนาการไว้หกปีก่อนหน้านี้.
แรงนิวเคลียร์ หลักการของแรงนิวเคลียร์เริ่มก่อสร้างขึ้นในปี 1934 ไม่นานหลังจากการค้นพบนิวตรอนซึ่งเผยให้เห็นว่า นิวเคลียสอะตอมประกอบขึ้นด้วยโปรตอนกับนิวตรอน ที่ยึดเหนี่ยวกันและกันเอาไว้ด้วยแรงดึงดูด เวลานั้นเชื่อกันว่าแรงนิวเคลียร์ถูกส่งผ่านด้วยอนุภาคที่เรียกว่า มีซอน ซึ่งเป็นอนุภาคที่ทำนายเอาไว้ในทฤษฎี ก่อนจะมีการค้นพบจริงในปี ค.ศ. 1947 ต่อมาในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1970 จึงมีความเข้าใจกันมากขึ้นว่า มีซอนเหล่านี้เป็นส่วนประกอบของควาร์กและกลูออน ที่ส่งผ่านระหว่างนิวคลีออนโดยที่ตัวมันประกอบขึ้นจากควาร์กและกลูออน แบบจำลองใหม่นี้ทำให้อันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นตัวยึดเหนี่ยวนิวคลีออนเอาไว้ด้วยกัน
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ กับการค้นพบนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์ในที่สุดก็สามารถคำนวณสิ่งที่เป็นส่วนย่อยของพลังงานยึดเหนี่ยวที่แต่ละนิวเคลียสมีอยู่ จากการเปรียบเทียบมวลของนิวเคลียสกับมวลของโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสขึ้นมา ความแตกต่างระหว่างมวลของนิวเคลียสจะถูกคำนวณในลักษณะนี้และ เมื่อปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกวัด ถูกพบว่าเป็นไปตามการคำนวณของ Einstein ของความเท่าเทียมกันของมวลและพลังงานภายใน 1% ณ ปี 1934
ดาวเคราะห์พัลซาร์ ดาวเคราะห์พัลซาร์ () คือดาวเคราะห์ที่พบโคจรอยู่รอบพัลซาร์ หรือเคลื่อนที่อยู่รอบดาวนิวตรอนด้วยความเร็วสูง ดาวเคราะห์พัลซาร์ดวงแรกที่มีการค้นพบ อยู่รอบพัลซาร์มิลลิวินาทีดวงหนึ่ง จัดเป็นดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่มีการค้นพบด้วย
แสงวาบรังสีแกมมา การค้นพบแสงวาบรังสีแกมมาครั้งแรกเกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1967 โดยดาวเทียม Vela ซึ่งเป็นกลุ่มดาวเทียมที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับการลักลอบทดลองอาวุธนิวเคลียร์ หลังจากการค้นพบครั้งนั้น ได้มีแบบจำลองทางทฤษฎีหลายร้อยแบบเกิดขึ้นตลอดช่วงเวลาหลายปีเพื่อพยายามอธิบายปรากฏการณ์นี้ เช่น เป็นการชนกันระหว่างดาวหางกับดาวนิวตรอน เป็นต้น ข้อมูลที่จะใช้ตรวจสอบแบบจำลองเหล่านี้มีน้อยมาก จนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1997 มีการตรวจพบรังสีเอ็กซ์และ afterglows รวมถึงสามารถตรวจวัดการเคลื่อนไปทางแดงได้โดยตรงจากสเปกตรัมแสง การค้นพบเหล่านี้ ประกอบกับการศึกษาวิจัยยุคต่อๆ มาเกี่ยวกับดาราจักรและซูเปอร์โนวาที่เกี่ยวข้องกับการระเบิด ทำให้สามารถระบุระยะห่างและความสว่างของแสงวาบรังสีแกมมาได้ ซึ่งชี้ให้เห็นว่ามันอยู่ไกลออกไปอยู่ในดาราจักรแห่งอื่น และยังเชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้เข้ากับการสิ้นอายุขัยของดาวฤกษ์มวลมากได้ด้วย ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันแล้วว่าการระเบิดของ GRB เกิดจากสองสาเหตุ คือ การชนกันของดาวนิวตรอน (GRB ชนิดสั้น) และ การระเบิดของดาวฤกษ์มวลมาก (GRB ชนิดยาว)
เส้นสเปกตรัม เมื่อปี ค.ศ.1910 เออร์เนส รัทเธอร์ฟอร์ด นักเคมีฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ นำเสนอแบบจำลองโครงสร้างอะตอมว่าประกอบด้วย นิวเคลียสขนาดเล็กที่มีโปรตอนอยู่ตรงกลางของอะตอม โดยโปรตอนเป็นประจุบวก และมีอิเล็กตรอนซึ่งเป็นประจุลบมีมวลน้อยโคจรอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ ในอะตอม ต่อมาที่เจมส์ แชวิก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ค้นพบนิวตรอน ซึ่งมีค่าเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่มีเพียงธาตุไฮโดรเจนที่ไม่มีนิวตรอน
ทฤษฎีอะตอม คำว่า "อะตอม" (จากคำกริยาในภาษากรีกโบราณว่า "atomos", 'แบ่งแยกไม่ได้') ถูกนำมาใช้เรียกอนุภาคพื้นฐานที่ประกอบกันขึ้นเป็นธาตุเคมี เพราะนักเคมีในยุคนั้นเชื่อว่ามันคืออนุภาคมูลฐานของสสาร อย่างไรก็ดี เมื่อเข้าสู่คริสต์ศตวรรษที่ 20 การทดลองจำนวนมากเกี่ยวกับแม่เหล็กไฟฟ้าและสารกัมมันตรังสี ทำให้นักฟิสิกส์ค้นพบว่าสิ่งที่เราเรียกว่า "อะตอมซึ่งแบ่งแยกไม่ได้อีก" นั้นที่จริงแล้วยังประกอบไปด้วยอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมอีกจำนวนมาก (ตัวอย่างเช่น อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน) ซึ่งสามารถแยกแยะออกจากกันได้ อันที่จริงแล้วในสภาวะแวดล้อมสุดโต่งดังเช่นดาวนิวตรอนนั้น อุณหภูมิและความดันที่สูงอย่างยิ่งยวดกลับทำให้อะตอมไม่สามารถดำรงอยู่ได้เลยด้วยซ้ำ เมื่อพบว่าแท้จริงแล้วอะตอมยังแบ่งแยกได้ ในภายหลังนักฟิสิกส์จึงคิดค้นคำว่า "อนุภาคมูลฐาน" (elementary particle) เพื่อใช้อธิบายถึงอนุภาคที่แบ่งแยกไม่ได้ วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเกี่ยวกับอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมนี้เรียกว่า ฟิสิกส์อนุภาค (particle physics) ซึ่งนักฟิสิกส์ในสาขานี้หวังว่าจะสามารถค้นพบธรรมชาติพื้นฐานที่แท้จริงของอะตอมได้
อันตรกิริยาอย่างเข้ม มันมีการค้นพบต่อมาว่าโปรตอนและนิวตรอนไม่ใช่อนุภาคพื้นฐาน แต่ถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคที่เป็นเนื้อแท้ที่เรียกว่าควาร์ก แรงดึงดูดที่แข็งแกร่งระหว่างนิวคลีออนด้วยกันเป็นผลข้างเคียงของแรงพื้นฐานที่ยึดเหนี่ยวควาร์กไว้ด้วยกันในตัวโปรตอนและตัวนิวตรอน ทฤษฎีควอนตัม chromodynamics อธิบายว่าควาร์กมีในสิ่งที่เรียกว่าประจุสี แม้ว่ามันจะไม่มีความสัมพันธ์ใด ๆ กับสีที่มองเห็นได้ ควาร์กที่มีประจุสีต่างกันจะดึงดูดซึ่งกันและกันอันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ซึ่งได้รับการไกล่เกลี่ยโดยอนุภาคที่เรียกว่า กลูออน
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน () หรือ พลังงานนิวตรอน () จะแสดง พลังงานจลน์ ของ นิวตรอนอิสระ มีหน่วยเป็น อิเล็กตรอนโวลท์ คำว่า "อุณหภูมิ" ถูกใช้เพราะนิวตรอนร้อน(), นิวตรอนความร้อน () และนิวตรอนเย็น () ถูก หน่วง ในตัวกลางหนึ่งที่มีอุณหภูมิระดับหนึ่ง จากนั้นการกระจายพลังงานของนิวตรอนจะถูกปรับให้เป็นไปตาม การกระจายตัวแบบแมกซ์เวลล์-โบลส์แมนน์ หรือ Maxwellian distribution ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่เชิงความร้อน () ในเชิงปริมาณ อุณหภูมิยิ่งสูง พลังงานจลน์ของนิวตรอนอิสระก็ยิ่งมาก พลังงานจลน์, ความเร็ว และ ความยาวคลื่นของนิวตรอน มีความสัมพันธ์ที่เป็นไปตาม ความสัมพันธ์ของเดอเบรย ()
โปรตอน โปรตอน ( หรือ ภาษากรีก: πρώτον / proton = ตัวแรก) เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม สัญลักษณ์ p หรือ p มีประจุไฟฟ้าเป็นบวกมีค่าประจุมูลฐาน () เท่ากับ +1e และมีมวลน้อยกว่ามวลของนิวตรอนเล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณ 1 หน่วยมวลอะตอม (u) เมื่อโปรตอนและนิวตรอนอยู่รวมกันในนิวเคลียส พวกมันจะทำตัวเป็น "นิวคลีออน" ในนิวเคลียสของอะตอมใด ๆ จะพบโปรตอนอย่างน้อยหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสเป็นตัวกำหนดคุณสมบัติและเป็นตัวบอก เลขอะตอม ของธาตุนั้น คำว่าโปรตอนเป็นภาษากรีกแปลว่า "ตัวแรก" ชื่อนี้ถูกกำหนดให้กับนิวเคลียสของไฮโดรเจนโดยนาย Ernest Rutherford ในปี 1920 ในหลายปีก่อนหน้านั้น นายรัทเธอร์ฟอร์ดได้ค้นพบว่านิวเคลียสของไฮโดรเจน (ที่รู้กันว่าเป็นนิวเคลียสที่เบาที่สุด) สามารถสกัดดได้จากหลายนิวเคลียสของไนโตรเจนโดยการชนกัน เพราะฉะนั้น โปรตอนจึงเป็นตัวเลือกที่จะเป็นอนุภาคมูลฐานตัวหนึ่งและเป็นกล่องโครงสร้างของไนโตรเจนและนิวเคลียสของอะตอมหนักกว่าอื่น ๆ ทั้งหมด 
ใน แบบจำลองมาตรฐาน สมัยใหม่ของฟิสิกส์ของอนุภาค โปรตอนเป็น แฮดรอน หนึ่ง, และก็เหมือนกับ นิวตรอน, นิวคลีออน อื่น (อนุภาคที่ปรากฏอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม) จะประกอบด้วย สาม ควาร์ก ถึงแม้ว่าโปรตอนจะได้รับการพิจารณาแต่เดิมว่าเป็น อนุภาคมูลฐาน หรือพื้นฐาน มันก็เป็นที่รู้กันในขณะนี้ว่าจะประกอบด้วยสามควาร์กคือ สอง อัพควาร์ก และหนึ่ง ดาวน์​​ควาร์ก อย่างไรก็ตาม มวลนิ่งของควาร์กมีส่วนเพียงประมาณ 1% ของมวลของโปรตอน มวลขอโปรตอนที่เหลือจะเกิดเนื่องจาก พลังงานจลน์ ของควาร์กทั้งหลายและเนื่องจากพลังงานของสนาม gluon ที่ยึดเหนี่ยวควาร์กทั้งหลายเข้าด้วยกัน. เพราะว่าโปรตอนไม่ได้เป็นอนุภาคพื้นฐาน มันจึงมีขนาดทางกายภาพ รัศมีของโปรตอนอยู่ที่ประมาณ 0.84-0.87 fm
นิวตรอน นิวตรอนอิสระหรือนิวตรอนอิสระใด ๆ ของนิวเคลียสเป็นรูปแบบหนึ่งของ การแผ่รังสีจากการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้นมันจึงเป็นอันตรายต่อชีวภาพโดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่รับ สนาม "พื้นหลังนิวตรอน" ขนาดเล็กในธรรมชาติของนิวตรอนอิสระจะมีอยู่บนโลก ซึ่งเกิดจากมิวออนรังสีคอสมิก และจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติขององค์ประกอบที่ทำฟิชชันได้ตามธรรมชาติในเปลือกโลก แหล่งที่ผลิตนิวตรอนโดยเฉพาะเช่นเครื่องกำเนิดนิวตรอน, เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งผลิตนิวตรอนแบบสปอลเลชัน () ที่ผลิตนิวตรอนอิสระสำหรับการใช้งานในการฉายรังสีและในการทดลองการกระเจิงนิวตรอน
การแผ่รังสีจากนิวตรอน เพื่อให้บรรลุปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิวชั่นที่มีประสิทธิภาพ นิวตรอนที่ถูกผลิตในระหว่างฟิชชันจะต้องถูกจับยึดโดยนิวเคลียสที่ทำฟิชชันได้ จากนั้นก็ทำการแยกนิวเคลียสออก แล้วก็ปลดปล่อยนิวตรอนมากขึ้นไปอีก ในการออกแบบเครื่องปฏิกรณ์แบบฟิชชันส่วนมาก เชื้อเพลิงนิวเคลียร์จะไม่ถูกกลั่นให้ดีพอที่จะสามารถที่จะดูดซับนิวตรอนเร็วที่จะยืดยาวปฏิกิริยาลูกโซ่ฟิชชันให้ดำเนินการต่อไป และเนื่องจากมีการลดลงของ ภาคตัดขวาง ของนิวตรอนพลังงานสูง ดังนั้น ตัวหน่วงนิวตรอน จะต้องถูกนำมาใช้เพื่อชะลอความเร็วของนิวตรอนเร็วลงไปที่ความเร็วของนิวตรอนความร้อนเพื่อที่จะเปิดให้มีการดูดซึมที่เพียงพอ ตัวหน่วงนิวตรอนที่พบบ่อยได้แก่ แกรไฟท์, น้ำเบา (น้ำทั่วไป), และน้ำหนัก เครื่องปฏิกรณ์ไม่กี่ตัว (เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบนิวตรอนเร็ว) และ อาวุธนิวเคลียร์ ทั้งหมดจะต้องพึ่งพานิวตรอนเร็ว ซึ่งจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงบางอย่างในการออกแบบและในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ที่ใช้ องค์ประกอบของสาร เบริลเลียม จะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งเนื่องจากความสามารถของมันในการทำหน้าที่เป็นตัวเบี่ยงเบนนิวตรอนหรือเลนส์ มันยอมให้มีการใช้วัสดุฟิสไซล์ในปริมาณที่น้อยกว่าและเป็นเบื้องต้นของการพัฒนาทางเทคนิคที่นำไปสู่​​การสร้าง ระเบิดนิวตรอน
ตารางธาตุ ใน พ.ศ. 2414 เมนเดเลเยฟตีพิมพ์ตารางธาตุในรูปแบบใหม่ซึ่งประกอบไปด้วยหมู่ที่มีธาตุที่คล้ายกันซึ่งจะถูกจัดในคอลัมน์มากกว่าที่จะถูกจัดในแถว และคอลัมน์เหล่านี้ก็เรียงลำดับไว้ว่า I ถึง VIII ซึ่งตรงกันกับสถานะออกซิเดชันของธาตุ เขายังลงรายละเอียดเกี่ยวกับการทำนายสมบัติของธาตุที่ยังไม่ค้นพบด้วย และเขายังระบุไว้ว่าพวกมันไม่มีในตารางธาตุ แต่ควรจะมีอยู่จริง ช่องว่างเหล่านี้ส่วนใหญ่แล้วจะเติมเต็มโดยนักเคมีที่ค้นพบธาตุในธรรมชาติเพิ่มเติม บ่อยครั้งที่มีการยืนยันว่าธาตุสุดท้ายที่จะถูกค้นพบในธรรมชาติคือ แฟรนเซียม (เอคา-ซีเซียมที่เมนเดเลเยฟทำนายไว้) ที่ถูกค้นพบใน พ.ศ. 2482 ถึงอย่างนั้น พลูโทเนียม สังเคราะห์ขึ้นใน พ.ศ. 2485 มีการยืนยันว่ามีปริมาณเพียงเล็กน้อยในธรรมชาติใน ปี พ.ศ. 2514 และปี พ.ศ. 2554 ก็เป็นที่รู้กันว่าทุกธาตุจนถึงแคลิฟอร์เนียมนั้นสามารถมีได้ในธรรมชาติโดยพบในแร่ยูเรเนียมโดยการจับยึดนิวตรอนและการสลายแบบบีตา ถึงแม้ว่าจะมีปริมาณน้อยก็ตาม
นิวตรอน นิวตรอน"เย็น" นิวตรอน"ความร้อน" นิวตรอน"ร้อน"และการแผ่รังสีจากนิวตรอนมักจะถูกใช้ในสิ่งอำนวยความสะดวกที่ทำจากการกระเจิงนิวตรอน ในที่ซึ่งรังสีจะถูกใช้ในลักษณะที่คล้ายกันกับที่มีการใช้รังสีเอกซ์สำหรับการวิเคราะห์สารควบแน่น () นิวตรอนจะถูกใช้เสริมกับการวิเคราะห์ดังกล่าวในแง่ของความแตกต่างของอะตอมโดยภาคตัดขวาง (ฟิสิกส์)ที่มีการกระเจิงที่แตกต่างกัน; ความไวต่อแม่เหล็ก; ช่วงพลังงานสำหรับเครื่องวิเคราะห์สเปคตรัมแบบนิวตรอนที่ไม่ยืดหยุ่น (); และการเจาะลึกลงไปในสสาร
ตัวหน่วงนิวตรอน นิวตรอนจะยึดเหนี่ยวตามปกติอยู่กับ นิวเคลียสของอะตอม และไม่ได้มีอยู่ฟรีอย่างอิสระได้นานในธรรมชาติ นิวตรอน ที่ไม่ถูกยึดเหนี่ยวจะมี ครึ่งชีวิต เพียงประมาณ 10 นาที การปลดปล่อยนิวตรอนจากนิวเคลียสต้องการพลังงานที่มากกว่า พลังงานยึดเหนี่ยว ของนิวตรอน ซึ่งโดยปกติจะเท่ากับ 7-9 MeV สำหรับ ไอโซโทป ส่วนมาก แหล่งกำเนิดนิวตรอน จะสร้างนิวตรอนอิสระโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่หลากหลาย รวมทั้ง นิวเคลียร์ฟิชชัน และ นิวเคลียร์ฟิวชัน ไม่ว่าแหล่งกำเนิดของนิวตรอนจะเป็นอย่างไร พวกมันจะถูกปลดปล่อยออกมาพร้อมกับพลังงานหลาย MeV
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน นิวตรอนเร็วสามารถทำให้เป็นนิวตรอนความร้อนได้โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหน่วง กระบวนการนี้ถูกกระทำโดย ตัวหน่วงนิวตรอน ในเครื่องปฏิกรณ์โดยทั่วไป น้ำหนัก, น้ำเบา หรือ แกรไฟต์ จะถูกใช้ในการหน่วงนิวตรอนนิวตรอนเย็นยิ่งยวด () เป็นนิวตรอนอิสระที่สามารถถูกเก็บไว้ในกับดักที่ทำจากวัสดุบางชนิด
เอนรีโก แฟร์มี ในช่วงประมาณคริสต์ทศวรรษ 1930 แฟร์มีและกลุ่มนักวิจัยของเขาค้นพบว่านิวเคลียสภายในอะตอมสามารถเปลี่ยนแปลงได้เมื่อถูกระดมยิงด้วยอนุภาคนิวตรอน ซึ่งต่อมาภายหลังเรารู้กันว่าสิ่งที่แฟร์มี (และ Otto Hahn กลุ่มนักวิจัยชาวเยอรมัน) ค้นพบ ก็คือ ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบแตกตัว (นิวเคลียร์ฟิชชั่น) นั่นเอง แฟร์มียังมีส่วนสำคัญในการสร้างเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ขึ้นครั้งแรกในโลก ที่มหาวิทยาลัยชิคาโก (University of Chicago) สหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นครั้งแรกที่มนุษย์สามารถสร้างและควบคุมปฏิกิริยานิวเคลียร์ได้ นับเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้สหรัฐอเมริกา
สามารถพัฒนาระเบิดปรมาณูได้สำเร็จ จึงนับได้ว่าเขาเป็นบิดา (คนหนึ่ง) ของวิชานิวเคลียร์ฟิสิกส์
การกระเจิงนิวตรอน การกระเจิงนิวตรอน () เป็นการกระเจิงของนิวตรอนอิสระโดยสสาร อาจหมายถึงกระบวนการทางฟิสิกส์หรือเทคนิคในการทดลองที่ใช้กระบวนการนี้สำหรับตรวจสอบวัสดุ การกระเจิงนิวตรอนที่เป็นกระบวนการทางฟิสิกส์นั้นมีความสำคัญแแแบบดั้งเดิมในด้านวิศวกรรมนิวเคลียร์ การกระเจิงนิวตรอนที่เป็นเทคนิคการทดลองจะถูกใช้ในสาขาผลึกศาสตร์, ฟิสิกส์, เคมีฟิสิกส์, ชีวฟิสิกส์, และการวิจัยวัสดุ มันถูกใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อการวิจัยและแหล่งกำเนิดนิวตรอนแบบการแตกเป็นเสี่ยง (ฟิสิกส์)ที่ผลิตการแผ่รังสีจากนิวตรอนที่มีความเข้มข้นเพียงพอ การหักเหนิวตรอน (การกระเจิงแบบยืดหยุ่น) จะถูกใช้สำหรับการกำหนดโครงสร้าง การกระเจิงนิวตรอนแบบไม่ยืดหยุ่นจะถูกนำมาใช้สำหรับการศึกษาด้านการสั่นสะเทือนของอะตอมและการกระตุ้นอื่น ๆ
การหักเหนิวตรอน การหักเหนิวตรอน () หรือ กระเจิงนิวตรอนแบบยืดหยุ่น () เป็นการประยุกต์ใช้การกระเจิงนิวตรอนในการกำหนดโครงสร้างของอะตอมและ/หรือโครงสร้างทางแม่เหล็กของวัสดุ ตัวอย่างที่จะทำการตรวจสอบจะถูกวางอยู่ในลำแสงของนิวตรอนความร้อนหรือนิวตรอนเย็นเพื่อสร้างรูปแบบการหักเหที่จะบอกข้อมูลของโครงสร้างของวัสดุนั้น เทคนิคนี้จะคล้ายกับการหักเหของรังสีเอกซ์แต่เนื่องจากคุณสมบัติการกระเจิงที่แตกต่างกันของพวกมัน นิวตรอนและรังสีเอกซ์จึงให้ข้อมูลที่เสริมกัน
เนบิวลา ซากที่เหลืออยู่ของแกนกลางจะประกอบไปด้วยนิวตรอนทั้งดวง เรียกว่า ดาวนิวตรอน ซึ่งมีความหนาแน่นสูงมาก ดาวนิวตรอนทั่วไปมีขนาดราว 10-20 กิโลเมตร แต่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ทั้งดวง เนื้อสารของดาวนิวตรอน 1 ช้อนชา มีมวลถึง 120 ล้านตัน แกนกลางนี้เข้าสู่สมดุลใหม่ จากแรงดันดีเจนเนอเรซีของนิวตรอน 
แต่ในบางกรณีที่ดาวฤกษ์มีมวลสูงมาก คือมากกว่า 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เศษซากจากซูเปอร์โนวาจะตกกลับลงไปบนดาวนิวตรอน จนดาวนิวตรอนมีมวลเกินกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งเกินขีดจำกัดของดาวนิวตรอน ทำให้ดาวนิวตรอนยุบตัวลงกลายเป็น หลุมดำ
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน ในเครื่องปฏิกรณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ส่วนมากเป็นเครื่องปฏิกรณ์ความร้อนและใข้ตัวหน่วงนิวตรอนในการลดความเร็วนิวตรอน จนกว่ามันจะเข้าใกล้พลังงานจลน์โดยเฉลี่ยของอนุภาคโดยรอบ นั่นคือเพื่อลดความเร็วของนิวตรอนให้ความร้อนนิวตรอนต่ำลง นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้าช่วยให้พวกมันทะลวงลึกลงไปถึงเป้าหมายและใกล้กับนิวเคลียสได้ ดังนั้น การกระจายนิวตรอนโดยแรงนิวเคลียร์ บางนิวไคลด์จึงมีการกระจายขนาดใหญ่
ดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์รุ่นที่ 3 ซึ่งสันนิษฐานกันว่า ก่อตัวขึ้นโดยอิทธิพลของมหานวดาราที่อยู่ใกล้ ๆ 
เพราะมีการค้นพบธาตุหนัก เช่น ทองคำและยูเรเนียมในปริมาณมาก ซึ่งธาตุเหล่านี้อาจเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ชนิดดูดความร้อนขณะที่เกิดมหานวดารา หรือการดูดซับนิวตรอนในดาวฤกษ์รุ่นที่สองซึ่งมีมวลมาก
การแผ่รังสีจากนิวตรอน นิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะมีการแบ่งประเภทโดยทั่วไปเป็นนิวตรอนช้า (นิวตรอนความร้อน) หรือเป็น นิวตรอนเร็ว ขึ้นอยู่กับพลังงานของมัน นิวตรอนความร้อนจะมีการกระจายพลังงาน (การกระจายแบบ Maxwell-Boltzmann) ที่คล้ายกับกันก๊าซที่อยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ แต่จะถูกจับยึดได้ง่ายโดยนิวเคลียสของอะตอมและเป็นวิธีการเบื้องต้นที่องค์ประกอบทั้งหลายจะมีการกลายพันธ์ของอะตอม
แหล่งกำเนิดนิวตรอน ต้นกำเนิดนิวตรอน () หมายถึงอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ปลดปล่อยนิวตรอนออกมา ไม่จำกัดแค่เครื่องกลไกที่ใช้สร้างนิวตรอนเท่านั้น ตัวแปรต่าง ๆ ของต้นกำเนิดนิวตรอนนั้นขึ้นกับ พลังของนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากต้นกำเนิด อัตราการปลดปล่อยนิวตรอนของต้นกำเนิด ขนาดของต้นกำเนิด ราคาการดูแลรักษาต้นกำเนิด และ ข้อบังคับทางราชการที่เกี่ยวข้องกับต้นกำเนิด อุปกรณ์นี้มีใช้ในหลากหลายสาขา ไม่ว่าจะเป็นฟิสิกส์ วิศวกรรม เวชกรรม อาวุธนิวเคลียร์ การสำรวจปิโตรเลียม ชีววิทยา เคมี พลังงานนิวเคลียร์ และ อุตสาหกรรมอื่น ๆ
นิวตรอน นิวตรอนมีบทบาทสำคัญในปฏิกิริยานิวเคลียร์หลายอย่าง ยกตัวอย่างเช่นการจับยึดนิวตรอนมักจะมีผลมาจากการกระตุ้นนิวตรอนซึ่งกระตุ้นให้เกิดกัมมันตภาพรังสี โดยเฉพาะอย่างยิ่งความรู้ของนิวตรอนและพฤติกรรมของพวกมันมีความสำคัญในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ การเกิดฟิชชันขององค์ประกอบเช่นยูเรเนียม-235 และพลูโตเนียม-239 เกิดจากการดูดซึมนิวตรอนของพวกมัน
พิษนิวตรอน พิษนิวตรอน () (หรือที่เรียกว่า ตัวซับนิวตรอน หรือ พิษนิวเคลียร์) เป็นสารที่มีภาคตัดขวางของการดูดซับนิวตรอนขนาดใหญ่ เพื่อใช้ในงานเช่นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในการใช้งานทั่วไปการดูดซับนิวตรอนมักจะเป็นผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ อย่างไรก็ตามวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนได้ หรือที่เรียกว่ายาพิษ จะถูกสอดอย่างเจตนาเข้าไปในบางชนิดของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อลดระดับการเกิดปฏิกิริยาที่สูงของโหลดที่เกิดจากเชื้อเพลิงสดเริ่มต้นของพวกมัน บางส่วนของยาพิษเหล่านี้จะหมดสิ้นลงเมื่อพวกมันดูดซับนิวตรอนในระหว่างการดำเนินงานของเครื่องปฏิกรณ์ ขณะที่ส่วนอื่นของยาพิษจะค่อนข้างคงที่
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ปฏิกิริยาทั้งหลายที่เกิดกับนิวตรอนต่างๆมีความสำคัญในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ ในขณะที่ปฏิกิริยานิวตรอนที่รู้จักกันดีคือการกระเจิงของนิวตรอน (), การจับยึดนิวตรอนและนิวเคลียร์ฟิชชั่น สำหรับบางนิวเคลียสเบา (โดยเฉพาะ'นิวเคลียสแปลกแปลก') ปฏิกิริยากับนิวตรอนความร้อนส่วนใหญ่จะเป็นปฏิกิริยาแบบถ่ายโอน ดังนี้:
นิวตรอน ภายในนิวเคลียส โปรตอนและนิวตรอนจะยึดเหนี่ยวอยู่ด้วยกันด้วย แรงนิวเคลียร์ และนิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความมั่นคงของนิวเคลียส นิวตรอนถูกผลิตขึ้นแบบทำสำเนาในปฏิกิริยา นิวเคลียร์ฟิวชั่น และ นิวเคลียร์ฟิชชัน พวกมันเป็นผู้สนับสนุนหลักใน การสังเคราะห์นิวเคลียส ขององค์ประกอบทางเคมีภายในดวงดาวผ่านกระบวนการฟิวชัน, ฟิชชั่นและ การจับยึดนิวตรอน
แคลิฟอร์เนียม เนื่องจากแคลิฟอร์เนียมเป็นแหล่งนิวตรอนที่มีประสิทธิภาพสูงมาก จึงใช้ประโยชน์ใน neutron moisture gages และใน well-logging (การวิเคราะห์หาปริมาณน้ำและชั้นของ น้ำมัน) ใช้เป็นแหล่งนิวตรอนในการสำรวจโลหะ เช่น ทองคำหรือเงิน เป็นต้น ด้วยความที่เป็นตัวปล่อยนิวตรอนที่ดีมาก ปล่อยนิวตรอน 139 ล้านนิวตรอนต่อนาที จึงเหมาะในการตั้งต้นปฏิกิริยานิวเคลียร์บางอย่างอีกด้วย
การแผ่รังสีจากนิวตรอน การแผ่รังสีจากนิวตรอน () เป็น การแผ่รังสีโดยการแตกตัวเป็นไอออน ชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยกลุ่มนิวตรอนอิสระที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ปฏิกิริยาดังกล่าวจะทำให้มีการปลดปล่อยนิวตรอนอิสระจากอะตอม นิวตรอนอิสระเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของอะตอมอื่น ๆ เพื่อก่อตัวเป็นไอโซโทปใหม่ซึ่งอาจเป็นผลให้มีการผลิตรังสี
มหาวิทยาลัยลิเวอร์พูล ในช่วงคริสต์ศตวรรษที่ 1930 ถึงคริสต์ศตวรรษที่ 1940 ศาสตราจารย์เซอร์ เจมส์ แชดวิก (Professors Sir James Chadwick) และเซอร์ โจเซฟ รอตเบลต (Sir Joseph Rotblat) ได้มีส่วนสำคัญในการพัฒนาระเบิดปรมาณู โดยเป็นผู้ที่ค้นพบอนุภาคนิวตรอน และในระหว่างปี ค.ศ.1943–1966 อัลลัน ดาวนี ศาสตราจารย์ด้านวิทยาแบคทีเรีย(Bacteriology) ได้ส่วนในการกำจัดโรคไข้ทรพิษ
นิวตรอน การใช้รังสีนิวตรอนอีกประการหนึ่งคือการตรวจสอบของนิวเคลียสเบา โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฮโดรเจนที่พบในโมเลกุลของน้ำ เมื่อนิวตรอนเร็วชนกับนิวเคลียสเบา มันจะสูญเสียส่วนใหญ่ของพลังงานของมัน โดยการวัดอัตราที่นิวตรอนช้าจะวิ่งกลับมาที่หัววัดหลังจากที่สะท้อนออกจากนิวเคลียสของไฮโดรเจน หัววัดนิวตรอนอาจสามารถกำหนดเนื้อหาของน้ำในดิน
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน นิวตรอนความร้อนทั้งหลายสำหรับนิวไคลด์ชนิดเดียวกันจะมีภาคตัดขวางในการดูดซับนิวตรอนได้อย่างมีประสิทธิภาพที่แตกต่างกันและมักจะมีขนาดที่ใหญ่กว่านิวตรอนเร็วมาก เพราะฉะนั้นพวกมันจึงมักจะสามารถถูกดูดซับได้ง่ายกว่าโดยนิวเคลียส ผลก็คือทำให้เกิดไอโซโทปที่หนักกว่าและมักจะไม่เสถียรของสารเคมี (การกระตุ้นนิวตรอน)
ดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอน () เป็นซากที่เหลือจากยุบตัวของการระเบิดแบบซูเปอร์โนวาชนิด II,Ib หรือ Ic และจะเกิดเฉพาะดาวฤกษ์มวลมากมีส่วนประกอบเพียงนิวตรอนที่อะตอมไร้กระแสไฟฟ้า (นิวตรอนมีมวลสารใกล้เคียงโปรตอน) และดาวประเภทนี้สามารถคงตัวอยู่ได้ด้วยหลักการกีดกันของเพาลีเกี่ยวกับแรงผลักระหว่างนิวตรอน
แฮดรอน แฮดรอนแบ่งออกเป็นสองตระกูล ได้แก่ แบริออน ทำจาก ควาร์ก 3 ตัว และ มีซอน ทำจากควาร์ก 1 ตัวและ แอนติควาร์ก 1 ตัว. โปรตอน และ นิวตรอน เป็นตัวอย่างของแบริออน, ไพออน เป็นตัวอย่างของมีซอน แฮดรอนที่ประกอบด้วยมากกว่าสามวาเลนซ์ควาร์ก (แฮดรอนประหลาด) ได้ถูกค้นพบไม่กี่ปีที่ผ่านมา สภาวะ เตตระควาร์ก (มีซอนประหลาด) ชื่อว่า Z(4430) ถูกค้นพบในปี 2007 โดย Belle Collaboration และได้รับการยืนยันว่าเป็นเรโซแนนซ์ในปี 2014 โดย LHCb collaboration. สองสภาวะ pentaquark (แบริออนประหลาด) ชื่อ P(4380) และ P(4450)}} ถูกค้นพบในปี 2015 โดย LHCb collaboration. นอกจากนี้ยังมีแฮดรอนประหลาดอีกมากมายและควาร์กสีเดียวอื่น ๆ อาจมีอยู่เช่นกัน
ดาวนิวตรอน เมื่อดาวฤกษ์มวลมากเกิดซูเปอร์โนวาและกลายเป็นดาวนิวตรอน ส่วนแก่นของมันจะได้รับโมเมนตัมเชิงมุมมา ซึ่งการเปลี่ยนแปลงรัศมีจากใหญ่ไปเล็กนั้นจะทำให้ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองขึ้น แต่เมื่อเวลาผ่านไปก็จะหมุนรอบตัวเองช้าลงทีละน้อย ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอนที่มีการบันทึกได้นั้นอยู่ระหว่าง 700 รอบต่อวินาทีไปจนถึง 30 วินาทีต่อรอบ ความเร่งที่พื้นผิวอยู่ที่ 2*10 ถึง 3*10 เท่ามากกว่าโลก ด้วยเหตุนี้ดาวนิวตรอนจึงสามารถส่งคลื่นวิทยุออกมาเป็นช่วงหรือพัลซาร์ และกระแสแม่เหล็กออกมาปริมาณมหาศาล การที่ดาวนิวตรอนสามารถส่งคลื่นวิทยุออกมาเป็นช่วงๆ นั้นทำได้อย่างไร ยังคงเป็นคำถามที่ไม่มีคำตอบ แม้ว่าจะมีการวิจัยเรื่องนี้มานานกว่า 40 ปีแล้วก็ตามในดาราจักรของเรานั้นเราพบเพียงไม่กี่สิบดวงเท่านั้น เรายังพบอีกว่า ดาวนิวตรอนน่าจะเป็นต้นกำเนิดของ แสงวาบรังสีแกมมา ที่มีความสว่างมากกว่าซูเปอร์โนวา หลายเท่า อีกทั้งดาวนิวตรอนยังมีความหนาแน่นรวมถึงนำหนักของดาวนิวตรอนที่มากกว่าดวงดาวบางดวงอีกด้วย(แก้ไขโดยเนติ)
สแครม นิวตรอนส่วนใหญ่ในเครื่องปฏิกรณ์เป็น "prompt neutrons" ซึ่งเป็นนิวตรอนที่ถูกผลิตขึ้นโดยตรงจากปฏิกิริยาฟิชชัน นิวตรอนเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง ดังนั้นพวกมันจึงมีแนวโน้มที่จะหลุดลอดเข้าไปในตัวหน่วงก่อนที่จะถูกจับไว้ได้ โดยเฉลี่ยจะใช้เวลาประมาณ 13 ไมโครวินาทีสำหรับนิวตรอนที่จะชะลอตัวลงโดยตัวหน่วงเพียงพอที่จะช่วยให้ปฏิกิริยาเป็นไปอย่างยั่งยืน ซึ่งจะยอมให้การสอดใส่ของตัวดูดซับนิวตรอนไปมีผลต่อเครื่องปฏิกรณ์ได้อย่างรวดเร็ว ผลก็คือเมื่อเครื่องปฏิกรณ์ถูกสแครม พลังงานจากเครื่องปฏิกรณ์จะลดลงอย่างมีนัยสำคัญเกือบจะทันทีทันใด อย่างไรก็ตามปริมาณเล็กน้อย (ประมาณ 0.65%) ของนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์ที่ให้พลังงานทั่วไปจะมาจากการสลายกัมมันตรังสีของผลผลิตจากฟิชชัน "นิวตรอนล่าช้า"เหล่านี้ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาที่ความเร็วต่ำกว่า จะจำกัดอัตราความเร็วในการปิดเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
การกระตุ้นนิวตรอน การกระตุ้นนิวตรอน () เป็นกระบวนการที่ นิวตรอน ไปเหนี่ยวนำให้เกิดกัมมันตภาพรังสีในวัสดุ และจะเกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสของอะตอมจับยึดนิวตรอนอิสระ กลายเป็นนิวเคลียสที่หนักกว่าและเข้าสู่สภาวะกระตุ้น นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นมักจะสลายตัวทันทีโดยการเปล่ง รังสีแกมมา หรือเปล่งอนุภาคเช่น อนุภาคบีตา อนุภาคแอลฟา ผลผลิตฟิชชัน และนิวตรอน (ในนิวเคลียร์ฟิชชัน) ดังนั้นกระบวนการของการจับยึดนิวตรอน แม้ว่าจะหลังจากการสลายตัวระดับกลางใด ๆ มักจะส่งผลให้เกิดผลผลิตจากการกระตุ้นที่ไม่เสถียร นิวเคลียสกัมมันตรังสีดังกล่าวสามารถแสดงครึ่งชีวิตในพิสัยตั้งแต่เศษส่วนขนาดเล็กของหนึ่งวินาทีจนถึงหลายปี
มหานวดารา การเกิดมหานวดาราไม่ได้ให้ผลแค่กลายเป็นดาวนิวตรอนสถานเดียวเท่านั้น ณ จุดสิ้นอายุขัยของดาวมวลมากจะระเบิดมวลส่วนใหญ่ของดาวออกไป แต่ถ้ามวลส่วนหนึ่งตกกลับมายังดาวนิวตรอนที่ยังเหลืออยู่ตรงกลาง ในกรณีของดาวฤกษ์ที่มีมวลเริ่มต้นมากกว่า 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ (ค่าทางแบบจำลองคณิตศาสตร์) เศษซากดาวที่ตกกลับลงมายังดาวนิวตรอนจะมีมวลมากพอที่จะทำให้ดาวนิวตรอนมีมวลเพิ่มขึ้นเกินกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ได้ ซึ่งเกินกว่าลิมิตดาวนิวตรอน ความดันดีเจนเนอเรซีของนิวตรอนจึงไม่อาจต้านทานแรงโน้มถ่วงที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ได้อีกต่อไป ดาวนิวตรอนจะถูกยุบตัวลงอย่างไม่มีที่สิ้นสุด เพราะไม่มีแรงใดๆ ในจักรวาลที่จะต้านทานการยุบตัวได้ ชัยชนะเด็ดขาดจึงเป็นของแรงโน้มถ่วง คือดาวนิวตรอนจะยุบตัวลงเป็นหลุมดำ (Black Hole) ซึ่งเป็นวัตถุที่มีขนาดเป็นศูนย์มวลเป็นอนันต์ นอกจากนี้ยังมีอีกทางหนึ่งที่ดาวฤกษ์สามารถกลายเป็นหลุมดำได้คือ แกนเหล็กของดาวมวลมากที่สิ้นอายุขัยสามารถยุบตัวลงผ่านลิมิตดาวนิวตรอนกลายเป็นหลุมดำได้โดยตรง ในกรณีนี้ จะไม่เกิดปรากฏการณ์มหานวดาราอีกเลย (เกิดขึ้นในดาวที่มีมวลเริ่มต้นหลายสิบเท่าของมวลดวงอาทิตย์)
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในระดับแรกของการควบคุมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทุกเครื่อง, กระบวนการของการปล่อยนิวตรอนที่ล่าช้าจากจำนวนของไอโซโทปฟิชชันที่อุดมด้วยนิวตรอนเป็นกระบวนการทางกายภาพที่สำคัญ นิวตรอนที่ล่าช้าเหล่านี้มีอยู่ประมาณ 0.65% ของนิวตรอนทั้งหมดที่ผลิตในปฏิกิริยาฟิชชั่น, กับส่วนที่เหลืออยู่ (ที่เรียกว่า "prompt neutron") ที่ถูกปล่อยออกทันทีเมื่อเกิดฟิชชัน ผลผลิตจากฟิชชั่นที่ผลิตนิวตรอนล่าช้ามีครึ่งชีวิตในการสลายตัวของพวกมันโดยการปล่อยนิวตรอนที่หลากหลายจากมิลลิวินาทีจนถึงเวลาหลายนาที. การรักษาเครื่องปฏิกรณ์ให้อยู่ในโซนของห่วงโซ่ปฏิกิริยาที่นิวตรอนล่าช้าเป็นสิ่ง'จำเป็น'เพื่อให้บรรลุสภาวะมวลวิกฤต, เปิดช่วงเวลาให้อุปกรณ์เครื่องกลหรือมนุษย์ผู้ประกอบการที่จะมีเวลาในการควบคุมปฏิกิริยาลูกโซ่ใน "เวลาจริง"; มิฉะนั้นเวลาระหว่างความสำเร็จของวิกฤตและนิวเคลียร์หลอมละลายเป็นผลมาจากไฟกระชากแบบเอ็กโปเนนเชียลจา​​กปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ปกติ, จะสั้นเกินไปที่จะยอมให้มีการแทรกแซง.
นิวตรอน ไดนิวตรอนเป็นอนุภาคสมมุติที่ประกอบไปด้วยนิวตรอน 2 ตัว และมีชีวิตอยู่ได้เพียงระยะเวลาสั้น ๆ ในปฏิกิริยานิวเคลียร์ เกิดจากฮีลิออน (นิวเคลียสเปลือยของฮีเลียม) ส่วนเททรานิวตรอนประกอบด้วยนิวตรอน 4 ตัว สมมุติขึ้นโดยทีมนักฟิสิกส์จากศูนย๋ปฏิบัติการ CNRS เพื่อศึกษาฟิสิกส์นิวเคลียร์ จากการสังเกตการสลายตัวของนิวเคลียสเบริลเลียม-14 แต่ได้รับความสนใจเพียงน้อยนิดเนื่องจากทฤษฎีปัจจุบันเห็นเพียงกลุ่มอนุภาคที่ไม่เสถียรเท่านั้น
เทคโนโลยีนิวเคลียร์ อย่างไรก็ตาม ถ้ามวลจะวิกฤตได้ก็ต่อเมื่อนิวตรอนที่ถูกหน่วงความเร็วถูกป้อนเข้าไป ดังนั้นปฏิกิริยาก็สามารถควบคุมได้ เช่นโดยการใส่เข้าไปหรือการดึงออกมาโดยตัวดูดซับนิวตรอน () นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถที่จะถูกสร้างได้ นิวตรอนเร็วไม่สามารถถูกจับโดยนิวเคลียสได้โดยง่าย พวกมันจะต้องถูกชะลอความเร็ว (ให้เป็นนิวตรอนช้า) โดยทั่วไปโดยการชนกับนิวเคลียสของตัวหน่วงนิวตรอน () ก่อนที่พวกมันจะถูกจับได้อย่างง่ายดาย ในวันนี้ ประเภทนี้ของการฟิชชันเป็นที่นิยมใช้ในการผลิตไฟฟ้า
อะตอม มีความเป็นไปได้ที่นิวเคลียสของอะตอมที่มีหมายเลขอะตอมต่ำซึ่งมีจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนต่างกัน จะลดสถานะพลังงานต่ำลงจากการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี อันทำให้จำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเกือบจะเท่ากัน ผลที่เกิดขึ้นทำให้อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนกับนิวตรอนเกือบเท่ากันนั้นมีภาวะเสถียรขึ้นและไม่สลายตัว อย่างไรก็ดี ยิ่งหมายเลขอะตอมสูงขึ้น แรงผลักระหว่างโปรตอนก็จะยิ่งทำให้สัดส่วนนิวตรอนที่ต้องมีเพื่อรักษานิวเคลียสให้เสถียรต้องเพิ่มจำนวนมากขึ้น ทำให้แนวโน้มเปลี่ยนแปลงไป ด้วยเหตุนี้จึงไม่มีนิวเคลียสที่เสถียรซึ่งมีจำนวนโปรตอนและนิวตรอนเท่า ๆ กันที่หมายเลขอะตอมมากกว่า Z = 20 (แคลเซียม) ยิ่ง Z มีจำนวนมากขึ้นไปสู่นิวเคลียสธาตุหนัก สัดส่วนนิวตรอนต่อโปรตอนที่ต้องมีเพื่อความเสถียรจะยิ่งเพิ่มขึ้นไปที่ประมาณ 1.5
นิวตรอน นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนจำนวน Z ตัว โดยที่ Z จะเรียกว่า เลขอะตอม และนิวตรอนจำนวน N ตัว โดยที่ N คือ เลขนิวตรอน เลขอะตอมใช้กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของอะตอม และเลขนิวตรอนใช้กำหนด ไอโซโทป หรือ นิวไคลด์ คำว่าไอโซโทปและนิวไคลด์มักจะถูกใช้เป็นคำพ้อง แต่พวกมันหมายถึงคุณสมบัติทางเคมีและทางนิวเคลียร์ตามลำดับ เลขมวล ของอะตอมใช้สัญลักษณ์ A จะเท่ากับ Z+N ยกตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีเลขอะตอมเท่ากับ 6 และคาร์บอน-12 ที่เป็นไอโซโทปที่พบอย่างมากมายของมันมี 6 นิวตรอนขณะคาร์บอน-13 ที่เป็นไอโซโทปที่หายากของมันมี 7 นิวตรอน องค์ประกอบบางอย่างจะเกิดขึ้นเองในธรรมชาติโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเพียงหนึ่งตัว เช่นฟลูออรีน (ดู นิวไคลด์ที่เสถียร) องค์ประกอบอื่น ๆ จะเกิดขึ้นโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเป็นจำนวนมาก เช่นดีบุกที่มีสิบไอโซโทปที่เสถียร แม้ว่านิวตรอนจะไม่ได้เป็นองค์ประกอบทางเคมี มันจะรวมอยู่ใน ตารางของนิวไคลด์
นิวตรอน การพัฒนา "เลนส์นิวตรอน" ที่อยู่บนพื้นฐานของการสะท้อนภายในรวมในหลอดแก้วเส้นเลือดฝอยกลวงหรือจากการสะท้อนจากแผ่นอะลูมิเนียมบุ๋มได้ขับเคลื่อนการวิจัยอย่างต่อเนื่องสู่กล้องจุลทรรศน์นิวตรอนและการถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอน/รังสีแกมมา
นิวทริโน ในปี 1932 เจมส์ แชดวิก (James Chadwick) ได้ประกาศการค้นพบอนุภาคนิวเคลียร์ชนิดใหม่ที่มีมวลมาก และตั้งชื่อว่า นิวตรอน ซึ่งใช้มาจนถึงปัจจุบัน ต่อมา เอนรีโก แฟร์มี ผู้พัฒนาทฤษฎีของการสลายให้อนุภาคบีตา เป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่า "นิวทริโน" (neutrino) ให้กับอนุภาคตามสมมุติฐานของเพาลี มีความหมายว่าอนุภาคที่เป็นกลางคือไม่มีประจุไฟฟ้า
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ U-235 ที่ฟิชชั่นได้และไม่ฟิชชั่นแต่สามารถทำให้ฟิชชั่นได้และ U-238 ที่อุดมสมบูรณ์ทั้งหมดนี้ใช้ในกระบวนการฟิชชัน. U-235 สามารถทำให้ฟิชชั่นได้โดยนิวตรอนร้อน (หรือเคลื่อนไหวช้า). นิวตรอนร้อนเป็นตัวที่มีการเคลื่อนไหวประมาณความเร็วเดียวกับอะตอมที่อยู่รอบตัวมัน. เนื่องจากอะตอมทั้งหมดจะสั่นเป็นสัดส่วนกับอุณหภูมิสัมบูรณ์ของพวกมัน, นิวตรอนร้อนมีโอกาสที่ดีที่สุดที่จะฟิชชั่น U-235 เมื่อมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเดียวกันกับการสั่นนี้. ในอีกด้านหนึ่ง U-238 มีแนวโน้มที่จะจับนิวตรอนเมื่อนิวตรอนที่มีการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็วมาก. อะตอมของ U-239 นี้จะสลายตัวในไม่ช้าเป็นพลูโตเนียม-239 ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงอีกแบบหนึ่ง. Pu-239 เป็นเชื้อเพลิงทำงานได้และต้องมีหน้าที่รับผิดชอบแม้ว่าเมื่อเชื้อเพลิงยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสูงจะถูกนำมาใช้. การฟิชชั่นของพลูโตเนียมจะมีอิทธิพลเหนือการฟิชชั่นของ U-235 ในเครื่องปฏิกรณ์บางตัว, โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจาก U-235 ที่ถูกจ่ายให้ตอนแรกถูกนำไปใช้แล้ว. พลูโตเนียมสามารถฟิชชั่นได้ทั้งแบบนิวตรอนเร็วและนิวตรอนร้อนซึ่งทำให้มันเหมาะสำหรับทั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์หรือระเบิดนิวเคลียร์.
วัสดุฟิสไซล์ เพื่อที่จะเป็นเชื้อเพลิงที่มีประโยชน์สำหรับการเกิดปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์, วัสดุจะต้อง:นิวไคลด์ฟิสไซล์ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ได้แก่:นิวไคลด์ฟิสไซล์ไม่ได้มีโอกาส 100% ของการทำฟิชชันในการดูดซึมของนิวตรอน. โอกาสจะขึ้นอยู่กับนิวไคลด์เช่นเดียวกับพลังงานนิวตรอน. สำหรับนิวตรอนพลังงานระดับต่ำและระดับกลาง, ภาคตัดขวางของการจับนิวตรอนสำหรับการฟิชชัน (σ), ภาคตัดขวางของการจับนิวตรอนด้วยการปล่อยรังสีแกมมา(σ), และร้อยละของ non-fissions อยู่ในตารางด้านขวา.
ตัวหน่วงนิวตรอน ใน วิศวกรรมนิวเคลียร์ ตัวหน่วงนิวตรอน () เป็นตัวกลางที่ช่วยลดความเร็วของ นิวตรอนเร็ว โดยเปลี่ยนพวกมันให้เป็น นิวตรอนความร้อน ที่สามารถสร้างความยั่งยืนให้กับ ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ ที่ใช้ ยูเรเนียม-235 หรือ นิวไคลด์ อื่นที่ทำ ฟิชชัน ได้ที่คล้ายกัน
ตัวหน่วงนิวตรอน การหน่วงเป็นกระบวนการของการลดลงของพลังงานจลน์สูงช่วงเริ่มต้นของนิวตรอนอิสระ เนื่องจากพลังงานจะถูกอนุรักษ์ การลดลงของพลังงานจลน์ของนิวตรอนนี้จะเกิดขึ้นโดยการโอนพลังงานไปยังวัสดุที่เรียกว่าตัวหน่วง ตัวหน่วงยังเป็นที่รู้จักกันในนาม "ตัวชะลอนิวตรอน" เนื่องจากที่มาพร้อมกับการลดลงของพลังงานก็คือการลดความเร็วนั่นเอง
ตารางธาตุ ความสำคัญของเลขอะตอมในการเป็นองค์ประกอบของตารางธาตุยังคงไม่ได้รับการยอมรับจนกระทั่งสมบัติของโปรตอนและนิวตรอนกลายเป็นที่รู้จักมากขึ้น ตารางธาตุของเมนเดเลเยฟก็ยังคงใช้มวลอะตอมแทนที่จะเป็นเลขอะตอม ซึ่งในเวลานั้นข้อมูลเกี่ยวกับมวลอะตอมมีความแม่นยำสูงสุด มวลอะตอมสามารถอธิบายถึงสมบัติทางเคมีของธาตุที่ยังไม่ค้นพบได้อย่างแม่นยำกว่าวิธีอื่น ๆ ที่รู้จักกันในเวลานั้น และวิธีนี้ก็ยังคงใช้ในการทำนายสมบัติของธาตุเคมีที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จนกระทั่งปัจจุบัน
PSR B1257+12 PSR B1257+12 หรือบางครั้งเรียกอย่างย่อว่า PSR 1257+12 เป็นพัลซาร์ดวงหนึ่ง อยู่ห่างจากโลกราว 980 ปีแสง ในกลุ่มดาวหญิงสาว ค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ อเล็กซานเดอร์ โวลส์ชาน เมื่อปี ค.ศ. 1990 ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุที่หอดูดาวอเรคิโบ เป็นพัลซาร์แบบมิลลิวินาทีซึ่งจัดเป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่ง มีรอบการหมุนรอบตัวเอง 6.22 มิลลิวินาที (9,646.3 รอบต่อนาที (rpm))
ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ในปี 1932 Chadwick ตระหนักว่าการแผ่รังสีที่ได้รับการตรวจสอบโดยนายวอลเธอร์ Bothe นายเฮอร์เบิร์ท เบกเกอร์ นางไอรีนและนาย Frédéric Joliot-Curie เป็นจริงเนื่องจากอนุภาคที่เป็นกลางที่มีมวลเหมือนกับโปรตอน ที่เขาเรียกว่านิวตรอน (ตามข้อเสนอแนะเกี่ยวกับความจำเป็นสำหรับอนุภาคดังกล่าวโดย Rutherford) ในปีเดียวกันนาย Dmitri Ivanenko แนะนำว่านิวตรอนที่จริงเป็นอนุภาคที่มีสปินเท่ากับ 1/2 และแนะนำอีกว่านิวเคลียสที่มีนิวตรอนเพื่อที่จะอธิบายว่ามวลไม่ได้มีแต่โปรตอนเท่านั้น และว่าไม่มีอิเล็กตรอนในนิวเคลียส - มีแต่โปรตอนและนิวตรอนเท่านั้น สปินของนิวตรอนแก้ปัญหาได้ทันทีในปัญหาของสปินของไนโตรเจน-14 โดยเป็นโปรตอนไม่จับคู่หนึ่งตัวกับนิวตรอนไม่จับคู่อีกหนึ่งตัว แต่ละตัวมีสปินที่ 1/2 ในทิศทางเดียวกัน ทำให้สปินรวมสุดท้ายเท่ากับ 1
ไอโซโทปของพลูโทเนียม Pu-238 ไม่ได้เป็นผลิตภัณฑ์ปกติที่ผลิตเป็นจำนวนมากในวัฏจักรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ แต่ส่วนหนึ่งที่ผลิตจากเนปทูเนียม-237 โดยการจับยึดนิวตรอน (ปฏิกิริยานี้สามารถใช้ร่วมกับเนปทูเนียมบริสุทธิ์ในการผลิต Pu-238 ที่ค่อนข้างจะเป็นอิสระจากไอโซโทปอื่นๆของพลูโทเนียมอีกด้วย สำหรับใช้ในเครื่องผลิตไฟฟ้าด้วยความร้อนจากไอโซโทปรังสี) โดย (n, 2n) ปฏิกิริยาของนิวตรอนเร็วใน Pu - 239 หรือโดยการสลายให้อนุภาคแอลฟาของคูเรียม-242 ซึ่งถูกสร้างโดยจับยึดนิวตรอนจาก Am-241 มันมีนิวตรอนความร้อนตัดตามขวางที่สำคัญสำหรับการฟิชชัน แต่ก็มีแนวโน้มที่จะจับยึดนิวตรอนและกลายเป็น Pu-239.
นิวตรอน นิวตรอน () เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม ตัวหนึ่ง มีสัญญลักษณ์ n หรือ n ที่ไม่มี ประจุไฟฟ้า และมีมวลใหญ่กว่ามวลของ โปรตอน เล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณหนึ่งหน่วย มวลอะตอม โปรตอนและนิวตรอนประกอบกันขึ้นเป็น นิวเคลียส ของหนึ่งอะตอม และทั้งสองตัวนี้รวมกันเรียกว่า นิวคลีออน คุณสมบัติของพวกมันถูกอธิบายอยู่ใน ฟิสิกส์นิวเคลียร์
นิวตรอน จากบทความที่เขียนขึ้นในปี ค.ศ. 2007 ที่แสดงผลการวิเคราะห์แบบจำลองอิสระได้สรุปว่า นิวตรอนมีโครงสร้าง 3 ชั้น ชั้นนอกและแก่นมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ส่วนชั้นที่อยู่ระหว่างกลางเป็นประจุบวก ลักษณะนี้สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดนิวตรอนจึงเกาะกลุ่มอยู่กับโปรตอน เนื่องจากชั้นนอกของนิวตรอนจะดึงดูดโปรตอนซึ่งเป็นบวกทางไฟฟ้านั่นเอง
ตัวหน่วงนิวตรอน การชนของนิวตรอนตัวหนึ่งที่มีมวล = 1 กับนิวเคลียส H (โปรตอน) อาจทำให้นิวตรอนสูญเสียเกือบทั้งหมดของพลังงานในการประสานงาเพียงครั้งเดียว โดยทั่วไปอย่างมาก มันจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งการชนแบบเฉียงและการชนแบบประสานงา "การลดลงแบบลอการิทึมเฉลี่ยของพลังงานนิวตรอนต่อการชนกันหนึ่งครั้ง" formula_3 ขึ้นอยู่กับมวลของอะตอม formula_4 ของนิวเคลียสเท่านั้นและจะถูกกำหนดโดย:
วัสดุฟิสไซล์ วัสดุฟิสไซล์ () ในวิศวกรรมนิวเคลียร์, หมายถึงวัสดุที่สามารถรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ฟิชชันให้ยั่งยืน. โดยคำนิยาม วัสดุฟิสไซล์สามารถรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่ให้ยั่งยืนด้วยนิวตรอนที่มีพลังงานใดๆ. พลังงานนิวตรอนที่เป็นส่วนสำคัญหลักอาจแบ่งออกเป็นหลายชนิดเช่น นิวตรอนช้า(เช่นระบบร้อน) หรือ นิวตรอนเร็ว. วัสดุฟิสไซล์สามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงใน
การแผ่รังสีจากนิวตรอน นิวตรอนอาจถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียร์ฟิวชันหรือนิวเคลียร์ฟิชชัน หรือจาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่แตกต่างกันใด ๆ เช่นจาก การสลายให้กัมมันตรังสี หรือปฏิกิริยาจากการปฏิสัมพันธ์กันของอนุภาค (เช่นจากรังสีคอสมิกหรือเครื่องเร่งอนุภาค) แหล่งนิวตรอนขนาดใหญ่เป็นของหายากและมักจะจำกัดอยู่ในอุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือ เครื่องเร่งอนุภาค (เช่นแหล่งที่มาของนิวตรอนแบบ Spallation)
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน () คือ เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบใช้ช้าหรือความร้อนนิวตรอน ("ความร้อน" ที่นี้ไม่ได้หมายความถึงความร้อนในทางความรู้สึกจริง แต่หมายถึงในทางสภาพสมดุลทางความร้อนด้วยปฏิกิริยาระดับกลางของเชื้อเพลงเครื่องปฏิกรณ์ ตัวหน่วงความเร็ว และโครงสร้าง ซึ่งมีพลังงานต่ำกว่านิวตรอนเร็วที่เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นต้นของการแบ่งแยกนิวเคลียส (ฟิชชัน))
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน ครอสส์เซกชั่นนิวเคลียร์ของยูเรเนียม-235 สำหรับความช้าของความร้อนนิวตรอนอยู่ที่ประมาณ 1000 บาร์น ขณะที่นิวตรอนเร็วอยู่ในอันดับ 1 บาร์น เพราะฉะนั้นความร้อนนิวตรอนมีแนวโน้มมากขึ้นที่จะเป็นเหตุให้ยูเรเนียม-235 เกิดการฟิชชันมากกว่าจะถูกจับโดยยูเรเนียม-238 หากนิวตรอนอย่างน้อยหนึ่งตัวจากยูเรเนียม-235 เกิดฟิชชันปะทะกับนิวเคลียสอื่นและเป็นสาเหตุให้เกิดการแบ่งแยกนิวเคลียส จากนั้นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์จะดำเนินการต่อ หากปฏิกิริยาดำรงอยู่ได้ด้วยตัวมันเอง จะเรียกว่าปฏิกิริยาวิกฤต (Critical reaction) และมวลของยูเรเนียม-235 จะต้องการผลิตภัณฑ์เงื่อนไขวิกฤต (Critical condition) เรียกว่า มวลวิกฤต
เลขนิวตรอน เลขนิวตรอน () ใช้สัญลักษณ์ N คือจำนวนของนิวตรอนที่อยู่ในนิวไคลด์หนึ่งๆ
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แท่งควบคุม () จะทำจากสารดูดซับนิวตรอน หรือที่เรียกว่า neutron poison จะถูกใช้ในการดูดซับนิวตรอน ถ้ามีการดูดซับนิวตรอนมากขึ้นในแกนควบคุมหมายความว่ามีนิวตรอนน้อยลงที่พร้อมจะทำให้เกิดปฏิกิริยาฟิชชัน ดังนั้น การดันแท่งควบคุมลึกเข้าไปในเครื่องปฏิกรณ์จะลดปฏิกิริยาฟิชชั่น การส่งออกพลังงานก็จะลดลงด้วย นั่นก็คือการดึงแท่งควบคุมขึ้นจะเพิ่มการส่งออกให้มากขึ้น
หลุมดำ ในปี 2002 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้ทำการสังเกตและแสดงว่าน่าจะมีหลุมดำขนาดกลางและกระจุกดาวทรงกลมชื่อ เมสสิเยร์ 15 และมายอล II โดยการตีความนี้ขึ้นอยู่กับขนาดและคาบของการโคจรของดาวในกระจุกดาวทรงกลม แต่จากหลักฐานที่ได้จากกล้องฮับเบิลนั้นก็ไม่สามารถให้ข้อสรุปที่ดีได้ เมื่อพบว่ากลุ่มของดาวนิวตรอนนั้นก็ให้ผลการสังเกตที่คล้ายกัน กระทั่งการค้นพบครั้งล่าสุดที่นักดาราศาสตร์คาดว่าความโน้มถ่วงที่ซับซ้อนที่มีต่อกันในกระจุกดาวทรงกลมนั้นจะทำให้เกิดหลุมดำได้
อะตอม ช่วงคริสต์ทศวรรษ 1950 มีการพัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคและเครื่องตรวจจับอนุภาค ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาผลกระทบจากการเคลื่อนที่ของอะตอมที่ระดับพลังงานสูง ๆ ได้ มีการค้นพบฮาดรอนเป็นส่วนประกอบย่อยของนิวตรอนและโปรตอน ซึ่งเป็นอนุภาคประกอบขึ้นจากชิ้นส่วนที่เล็กกว่าเรียกว่า ควาร์ก แบบจำลองมาตรฐานทางนิวเคลียร์ฟิสิกส์ได้รับการพัฒนาขึ้นจนสามารถอธิบายคุณลักษณะของนิวเคลียสได้อย่างสมบูรณ์ในรูปแบบของอนุภาคที่เล็กกว่าอะตอมและแรงต่าง ๆ ที่มีผลต่อปฏิกิริยาของอนุภาคเหล่านั้น
S-process S-process หรือ กระบวนการจับตัวของนิวตรอนแบบช้า (slow-neutron-capture-process) คือกระบวนการสังเคราะห์นิวเคลียสที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะความหนาแน่นนิวตรอนต่ำและอุณหภูมิดาวฤกษ์ปานกลาง ภายใต้สภาวะนี้ อัตราการจับตัวของนิวตรอนโดยนิวเคลียสอะตอมจะต่ำมากเมื่อเทียบกับอัตราการสลายให้อนุภาคบีตาของสารกัมมันตรังสี ในกระบวนการ S-process ไอโซโทปที่เสถียรหนึ่งตัวจะจับกับนิวตรอนหนึ่งตัว แต่ไอโซโทปของสารกัมมันตรังสีที่เกิดขึ้นทำให้ตัวลูกที่เสถียรเกิดการสลายตัวก่อนที่นิวตรอนตัวถัดไปจะถูกจับตัวได้ ประมาณการว่า กระบวนการ S-process นี้สร้างไอโซโทปของธาตุที่หนักกว่าเหล็กประมาณครึ่งหนึ่งของไอโซโทปที่มีในเอกภพ ดังนั้นจึงมีบทบาทสำคัญยิ่งในวิวัฒนาการทางเคมีของดาราจักร
นิวตรอน การกักโพซิตรอนด้วยนิวตรอนภายในนิวเคลียสที่มีนิวตรอนมากเกินไปสามารถเกิดขึ้นได้ แต่จะถูกกีดกันจากนิวเคลียส และจะถูกทำลายล้างลงเมื่อปะทะกับอิเล็กตรอน
อะตอม ตามคำนิยามแล้ว อะตอมสองตัวที่มีจำนวน "โปรตอน" ในนิวเคลียสเท่ากัน จะเป็นอะตอมของธาตุชนิดเดียวกัน อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่มีจำนวน "นิวตรอน" แตกต่างกันจัดว่าเป็นไอโซโทปของธาตุเดียวกัน ตัวอย่างเช่น อะตอมของไฮโดรเจนทั้งหมดจะมีโปรตอน 1 ตัวเหมือนกัน แต่ไอโซโทปของไฮโดรเจนมีหลายชนิด ตั้งแต่แบบไม่มีนิวตรอน คือ ไฮโดรเจน-1, แบบนิวตรอน 1 ตัว (ดิวเทอเรียม), แบบนิวตรอน 2 ตัว (ทริเทียม) และที่มีนิวตรอนมากกว่า 2 ตัว ไฮโดรเจน-1 เป็นรูปแบบที่พบกันแพร่หลายมากที่สุด บางคราวก็เรียกว่า โปรเทียม ธาตุที่เรารู้จักแล้วมีกลุ่มหมายเลขอะตอมตั้งแต่ไฮโดรเจน ซึ่งมีโปรตอน 1 ตัว ไปจนถึง ออกาเนสซอน ซึ่งเป็นธาตุที่มีโปรตอน 118 ตัว ไอโซโทปของธาตุทั้งหมดที่เรารู้จักที่มีหมายเลขอะตอมมากกว่า 82 จัดเป็นสารกัมมันตรังสี
นิวตรอน งานหลักอย่างหนึ่งของนิวตรอนก็คือการกระตุ้นรังสีแกมมาที่รวดเร็วแต่ล่าช้าจากองค์ประกอบในวัสดุ งานนี้สร้างพื้นฐานของการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอน () และการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอนด้วยรังสีแกมมาที่รวดเร็ว () NAA มักจะถูกใช้ส่วนใหญ่ในการวิเคราะห์ตัวอย่างเล็ก ๆ ของวัสดุในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในขณะที่ PGNAA ส่วนใหญ่มักจะถูกใช้ในการวิเคราะห์หินพื้นราบรอบหลุมเจาะและวัสดุที่เป็นกลุ่มอุตสาหกรรมในสายพานลำเลียง