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中子

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'''中子'''({{lang-en|Neutron}})是一种[[电中性]]的[[粒子]],具有略大於[[质子]]的质量。中子属于[[重子]]类,由两个[[下夸克]]、一个[[上夸克]]和用于在它们三者之间[[强相互作用力|作用]]的[[胶子]]共同构成。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綑綁夸克的{{link-en|膠子場|gluon field}}的能量。绝大多数的[[原子核]]都由中子和质子组成(仅有[[氫]]例外,它仅由一个质子构成)。在原子核外,自由中子性质不稳定,平均壽命約为15分钟。中子衰变时释放一个[[电子]]和一个[[中微子|反中微子]]而成为质子([[β衰变]])。同样的衰变过程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放[[π介子]]互相转换。中子是由[[剑桥大学]][[卡文迪许实验室]]的英国物理学家[[詹姆斯·查德威克|詹姆斯·查-{}-德威克]]于1932年发现的。

以往曾經將中子列為[[基本粒子]]的一員。但現今在[[標準模型理論]]下,因為中子是由夸克組成,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,也令它在核轉變中成為非常重要的媒介物。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。

雖然组成物质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|離子化]]。帶電粒子會因此而慢下來,電磁波则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[[强相互作用]]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。因為原子核太小,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。這類的碰撞將會因為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(因為中子存在磁矩)。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核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。

物理学中有专门的[[中子学]]、[[中子物理学]]。
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