中性子
自由な中性子、及び中性子数過剰の原子核中の中性子は不安定でありベータ崩壊を起こす。自由な中性子は平均寿命 886.7±1.9 秒(約15分)、半減期約10.3分で陽子と電子及び反電子ニュートリノに崩壊し、それを反応式で表すと
n ⟶ p + e − + ν ̄ e + 0.78 M e V {\displaystyle {\ce {n->p{}+e^{-}{}+{\bar {\nu }}_{e}}}+0.78\,\mathrm {MeV} }
となる。中性子はバリオンの一種であり、ヴァレンス・クォーク模型の見方をとれば、2個のダウンクォークと1個のアップクォークという3個のクォークによって構成されている。中性子は全体として電荷を持たないが、内部では正負の電荷が分布しており、その広がりは約 10 m である。
電荷を持たない中性子と原子との相互作用は、非常に短距離でのみ働く核力によるものがほぼ全てである。また、核力の到達範囲はせいぜいπ中間子の換算コンプトン波長 h/2πmπc である約 1.4×10 m - 2.0×10 m 程度、即ち中性子の電荷分布の広がりである 0.1 fm 程度しかない。
中性子のコンプトン波長 λn や換算コンプトン波長 λn/2π は
λ n = h m n c = 1.319 590 904 81 ( 88 ) × 10 − 15 m λ n 2 π = 0.210 019 415 36 ( 14 ) × 10 − 15 m {\displaystyle {\begin{aligned}&\lambda _{\text{n}}={\frac {h}{m_{\text{n}}c}}=1.319\ 590\ 904\ 81(88)\times 10^{-15}\,{\mbox{m}}\\&{\frac {\lambda _{\text{n}}}{2\pi }}=0.210\ 019\ 415\ 36(14)\times 10^{-15}\,{\mbox{m}}\end{aligned}}}
である。