中性子線

原子核物理学における中性子線（ちゅうせいしせん、）とは中性子の粒子線を言う。

概要 
中性子線を物質に当てると、中性子は物質内の原子の原子核と衝突を繰り返すうちにエネルギーを失って行く。やがて周りの原子（分子）の熱運動と熱平衡状態に達し、その熱運動と同程度のエネルギー状態（kBT程度、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度）となる。この状態になった中性子のことを、熱中性子と言う。常温 (300 K) での値はおよそ0.025 eVである。

中性子は電荷を持たないが、スピンを持つので、中性子線は、これを使った結晶構造解析、特に磁気構造の解析に有用である。

中性子線のエネルギーは中性子と同程度の質量を持つ物、すなわち出来るだけ軽い原子核との衝突で効率的に吸収される。よって中性子線を止めるためには水素原子を多量に含む水(巨大な水槽に沈める)やコンクリートなど厚い壁が必要である。重元素による遮蔽は有効ではない。

中性子との核反応 
中性子線を物質に照射すると、中性子と物質中の原子核との様々な核反応が発生することになる。主に原子炉に関係するものとして、中性子による核反応は、吸収（absorption）と散乱（scattering）の二つに分けることができる。

吸収（absorption） 
中性子が原子核に衝突するとき、中性子がその原子核に吸収されることがあるが、この核反応を吸収（absorption）と呼ぶ。吸収反応には、原子核が中性子を吸収したのちに、

 他の粒子またはガンマ線を放出する捕獲（capture）と
 原子核自体が分裂する核分裂（fission）

の二つがある。

散乱（scattering） 
中性子が原子核に衝突するとき、その系から、また中性子が放出されることがあるが、この核反応を散乱（scattering）と呼ぶ。散乱には、弾性散乱（elastic scattering）と非弾性散乱（inelastic scattering）の二つがある。

脚注

注釈

出典

参考文献

関連項目 
 核分裂反応 - 高速中性子
 中性子回折法
 中性子イメージング
 速中性子線治療

原子力
放射線
原子核物理学
中性子