中性子 、中性の亜原子粒子である 構成する 通常の水素を除くすべての原子核の。ありません 電荷 静止質量は1.67493×10に等しい−27kg-陽子のそれよりわずかに大きいが、電子のそれよりほぼ1,839倍大きい。一般に核子と呼ばれる中性子と陽子は、原子の密度の高い内核である原子核に結合しており、原子の質量の99.9パーセントを占めています。高エネルギーの開発 素粒子物理学 20世紀には、中性子も陽子も真の素粒子ではないことが明らかになりました。むしろ、それらはと呼ばれる非常に小さな素粒子の複合体です クォーク 。核は強い力の残留効果によって結合されます。 基本的な相互作用 これは、個々の陽子と中性子を構成するクォークの振る舞いを支配します。
中性子は1932年に英国の物理学者によって発見されました ジェームズチャドウィック 。この発見から数年以内に、世界中の多くの研究者が粒子の特性と相互作用を研究していました。さまざまな元素が中性子に衝突すると核分裂を起こすことがわかりました。核分裂は、重い元素の核が2つのほぼ等しい小さな断片に分割されたときに発生する一種の核反応です。この反応の間、各核分裂核は、核分裂片に結合したものだけでなく、追加の自由中性子を放出します。 1942年、アメリカの研究者グループは、物理学者のエンリコフェルミの指導の下、核分裂過程で連鎖反応を維持するのに十分な自由中性子が生成されることを実証しました。この開発は、原子爆弾の建設につながりました。その後の技術革新により、原子力から大規模な電力が生産されました。ザ・ 吸収 原子炉で利用可能な高い中性子強度にさらされた核による中性子の放出はまた、多種多様な目的に有用な大量の放射性同位体を生成することを可能にした。さらに、中性子は純粋な研究において重要なツールになりました。その性質と構造の知識は、一般的な物質の構造を理解するために不可欠です。中性子によって引き起こされる核反応は、原子核とそれを結合する力に関する貴重な情報源です。
自由中性子(原子核に組み込まれていない中性子)は、 放射性崩壊 ベータ崩壊と呼ばれるタイプの。それは、陽子、電子、および反ニュートリノ(ニュートリノの反物質対応物、電荷がなく、質量がほとんどまたはまったくない粒子)に分解されます。インクルード 人生の半分 この減衰プロセスは614秒です。中性子はこのように容易に崩壊するため、宇宙線中の他の高エネルギー粒子を除いて、自然界では自由状態では存在しません。自由中性子は電気的に中性であるため、原子内の電場などを妨げられることなく通過します。 構成する 原子核との比較的まれな衝突を介してほぼ独占的に物質と相互作用する透過型の放射線。
中性子と陽子は、強い力を受ける素粒子であるハドロンに分類されます。次に、ハドロンはクォークの形で内部構造を持っていることが示されています。これは、物質の基本的な構成要素の1つであると考えられている部分的に帯電した亜原子粒子です。陽子や他のバリオン粒子と同様に、中性子は3つのクォークで構成されています。実際、中性子は磁気双極子モーメントを持っています。つまり、中性子は、移動する電荷の実体であることを示唆するように、微小な磁石のように動作します。
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