| theorized = [[欧内斯特·卢瑟福]]<ref name="1935 Nobel Prize in Physics">[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1935/ 1935 Nobel Prize in Physics]. Nobelprize.org. Retrieved on 2012-08-16.</ref><ref name="chemed.chem.purdue.edu">[http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/history/rutherford.html Ernest Rutherford]. Chemed.chem.purdue.edu. Retrieved on 2012-08-16.</ref> (1920)
| discovered = [[詹姆斯·查德威克]]<ref>[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1935/ 1935 Nobel Prize in Physics]</ref> (1932)
| symbol = n
| mass = {{val|1.674927471|(21)|e=-27|ul=kg}}<ref name="2014 CODATA">Mohr, P.J.; Taylor, B.N. and Newell, D.B. (2011), [http://physics.nist.gov/constants "The 2014 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants"] (Web Version 6.0). The database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. (2016-12-15). National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.</ref><br /><!--
1920年，[[欧内斯特·卢瑟福]]首先提出了中子存在的可能性。<ref name="chemed.chem.purdue.edu"/>卢瑟福假設，一種[[原子]]的[[原子量]]同其[[原子序數]]的差別可以用原子核中存在一種[[電中性]][[粒子]]來解釋。他認爲，這種電中性的粒子是由一個電子環繞一個質子構成。<ref>{{cite journal|doi=10.1098/rspa.1920.0040|jstor=93888|title=Bakerian Lecture. Nuclear Constitution of Atoms|year=1920|last1=Rutherford|first1=E.|journal=Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences|volume=97|issue=686|page=374|bibcode = 1920RSPSA..97..374R }}</ref>
1920年代，當時[[物理學]]者公認的[[原子核]]模型是原子核由[[質子]]構成。<ref name = Brown /><ref name=FK />但是，當時已經知道一種原子的原子核只帶有大概其[[原子量]]一半的[[正電荷]]。對這個現象的解釋是原子核中有一些電子，中和了質子的[[電荷]]。以[[氮-14]]核為例：當時認爲此原子核由14個質子和7個核外電子構成。因此，它應該帶7個正電荷，同時[[質量數]]為14。
隨後興起的[[量子力學]]指出，任何能量也無法把電子這樣輕的粒子束縛在像原子核這樣小的區域中。1930年，前[[蘇聯]]的[[維克托·安巴楚勉]]和迪米特裏·伊瓦年科發現原子核不可能只由質子和電子組成；有某種中性的粒子存在于原子核中。<ref>{{cite journal|doi=10.1007/s10511-008-9016-6|title=V. A. Ambartsumian— a life in science|year=2008|page=280|volume=51|journal=Astrophysics |url=http://www.springerlink.com/content/ek2q156624661848/fulltext.pdf|bibcode = 2008Ap.....51..280T|issue=3 }}</ref><ref>Ambartsumian and Ivanenko (1930) "Об одном следствии теории дирака протонов и электронов" (On a Consequence of the Dirac Theory of Protons and Electrons), Доклады Академии Наук СССР (Doklady Akademii Nauk SSSR / Proceedings of the USSR Academy of Sciences) Ser. A, no. 6, pages 153-155. [http://ambartsumian.ru/dvd/Publications/Papers/1930DANSSSR___153A.pdf Available in Russian on-line.]</ref>
1931年，德國物理學者[[瓦尔特·博特]]和赫伯特·貝克爾發現用[[釙]]的高能[[α粒子]]轟擊[[鈹]]、[[硼]]或[[鋰]]這些較輕的元素，會產生一種貫穿力極強的輻射。開始他們認爲這種輻射是[[伽馬射線]]。但是未知輻射比任何已知伽馬射線貫穿力都強，而且實驗結果很難用伽馬射線來解釋。<ref>{{cite journal |doi =10.1007/BF01390908 |title =Künstliche Erregung von Kern-γ-Strahlen |trans_title = Artificial excitation of nuclear γ-radiation |year =1930 |last1 =Bothe |first1 =W. |last2 =Becker |first2 =H. |journal =Zeitschrift für Physik |volume =66 |issue =5–6 |page =289|bibcode = 1930ZPhy...66..289B }}</ref><ref>{{cite journal |doi =10.1007/BF01336726 |title =Die in Bor und Beryllium erregten γ-Strahlen |trans_title = Γ-rays excited in boron and beryllium|year =1932 |last1 =Becker |first1 =H. |last2 =Bothe |first2 =W. |journal =Zeitschrift für Physik |volume =76 |issue =7–8 |page =421|bibcode = 1932ZPhy...76..421B }}</ref>1932年，[[伊雷娜·约里奥-居里]]和[[弗雷德里克·约里奥-居里]]在[[巴黎]]發現，如果用這種未知輻射照射[[石蠟]]和其他富含[[氫]]的[[化合物]]，就會釋放出高能質子。<ref>{{cite journal|author=Joliot-Curie, Irène and Joliot, Frédéric | url = http://visualiseur.bnf.fr/CadresFenetre?O=NUMM-3147&I=1236 | title = Émission de protons de grande vitesse par les substances hydrogénées sous l'influence des rayons γ très pénétrants |trans_title = Emission of high-speed protons by hydrogenated substances under the influence of very penetrating γ-rays |volume=194|page= 273 |year=1932|journal= Comptes Rendus}}</ref>雖然這個結果同高能伽馬射線一致，但細緻的數據分析表明未知輻射是伽馬射線的假説越來越牽強。
{{cite journal |doi = 10.1098/rspa.1933.0152 |title = Bakerian Lecture. The Neutron |year = 1933 |last1 = Chadwick |first1 = J. |journal = Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences |volume = 142 |issue = 846 |page = 1|bibcode = 1933RSPSA.142....1C }}</ref>他提出這種新輻射是一種[[質量]]近似於質子的中性粒子，並設計了實驗證實了他的理論。<ref>
{{cite journal
|last=Chadwick |first=James
|year=1932
|title=Possible Existence of a Neutron
|journal=[[Nature (journal)|Nature]]
|volume=129 |page=312
|doi=10.1038/129312a0
|bibcode = 1932Natur.129Q.312C
|issue=3252}}</ref>這種中性粒子被稱作中子。<ref>{{cite journal |doi =10.1007/978-3-540-78801-0_3 |chapter =Das Jahr 1932 Die Entdeckung des Neutrons |title =Wolfgang Pauli |series =Sources in the History of Mathematics and Physical Sciences |year =1985 |isbn =978-3-540-13609-5 |volume =6 |page =105}}</ref>
===原子核的中子-質子模型===
在查德威克發現中子以前，流行的[[原子核]]模型為“[[質子]]-[[電子]]”模型。<ref name = Brown>{{cite journal|doi=10.1063/1.2995181|title=The idea of the neutrino|year=1978|last1=Brown|first1=Laurie M.|journal=Physics Today|volume=31|issue=9|pages=23}}</ref><ref name=FK>Friedlander G., Kennedy J.W. and Miller J.M. (1964) ''Nuclear and Radiochemistry'' (2nd edition), Wiley, pp. 22–23 and 38–39</ref>但這個模型存在很多的問題。比如，在[[氮氣]]（N<sub>2</sub>）的[[分子光譜]]中，[[偶數]][[轉動能級]]的[[越遷]]要比[[奇數]]轉動能級的強烈，這説明偶數[[能級]]上的[[集居數]]比奇數能級的大。根據[[量子力學]]和[[泡利不相容原理]]，這意味著N-14核的[[自旋]]是[[約化普朗克常數]]ħ（[[普朗克常數]]除以2π）的整數倍。<ref>Atkins, P.W. and J. de Paula, P.W. (2006) "Atkins' Physical Chemistry" (8th edition), W.H. Freeman, p. 451</ref><ref>Herzberg, G. (1950) ''Spectra of Diatomic Molecules'' (2nd edition), van Nostrand Reinhold, pp. 133–140</ref>這個結果同質子-電子模型相悖。質子和電子的自旋皆為{{frac|1|2}}ħ。如果一個氮核由14個質子同7個電子組成，無論怎樣組合也無法得到其自旋是ħ的整數倍。
自由中子不穩定，其平均壽命為{{val|881.5|1.5|u=秒}}（大概14分鐘42秒）。據此估計其[[半衰期]]為{{val|611.0|1.0|u=秒}}（大概10分鐘11秒）。<ref name="RPP"/>中子的[[衰變]]可用以下方程描述：<ref>[http://pdg.lbl.gov/2007/tables/bxxx.pdf Particle Data Group Summary Data Table on Baryons]. lbl.gov (2007). Retrieved on 2012-08-16.</ref>
根據[[中微子]]、[[質子]]和[[電子]]的質量，此反應的[[衰變能]]為0.782343 兆[[電子伏特]]。如果此反應中中微子的[[動能]]忽略不計的話，已測得電子的最大能量為0.782±.013兆電子伏特。<ref>Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics: An Introductory Approach, Third Edition
K. Heyde Taylor & Francis 2004. Print ISBN 978-0-7503-0980-6. eBook ISBN 978-1-4200-5494-1. DOI: 10.1201/9781420054941.ch5. [http://www.crcnetbase.com/doi/abs/10.1201/9781420054941.ch5 full text]{{Dead link|date=2019年10月 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}</ref>這一實驗結果誤差太大，無法用於估計中微子的[[靜止質量]]。
*[[勞厄-朗之萬研究所]]（Institut Laue–Langevin）的低溫中子電偶極矩實驗（CryoEDM），在建<ref>[http://hepwww.rl.ac.uk/EDM/index_files/CryoEDM.htm A cryogenic experiment to search for the EDM of the neutron] {{Wayback|url=http://hepwww.rl.ac.uk/EDM/index_files/CryoEDM.htm |date=20120216171059 }}. Hepwww.rl.ac.uk. Retrieved on 2012-08-16.</ref>
*保羅·謝若研究所（Paul Scherrer Institute）的中子電偶極矩實驗（nEDM），在建<ref>[http://nedm.web.psi.ch/ Search for the neutron electric dipole moment: nEDM]. Nedm.web.psi.ch (2001-09-12). Retrieved on 2012-08-16.</ref>
*勞厄-朗之萬研究所的中子電偶極矩實驗（nEDM），在建<ref>[http://nrd.pnpi.spb.ru/LabSereb/neutronedm.htm Measurement of the Neutron Electric Dipole Moment]. Nrd.pnpi.spb.ru. Retrieved on 2012-08-16.</ref>
=== 磁矩 ===
雖然中子是電中性粒子，但是中子具有微小但非零的[[磁矩]]。
===反中子===
{{main|反中子}}
反中子是中子的[[反粒子]]，是由布魯斯·考克（Bruce Cork）於1956年發現，比[[反質子]]的發現晚一年時間。[[CPT對稱]]理論對粒子和反粒子的性質有嚴格的限制，因此觀測中子-反中子可以對CPT對稱進行縝密的檢驗。中子和反中子質量差異約為{{val|9|6|e=-5}}，僅為2σ，不足以證明CPT對稱破缺。<ref name="RPP">{{cite journal|doi=10.1088/0954-3899/37/7A/075021|title=Review of Particle Physics|year=2010|last1=Nakamura|first1=K|journal=Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics|volume=37|issue=7A|pages=075021|bibcode = 2010JPhG...37g5021N }} [http://pdg.lbl.gov/2011/listings/rpp2011-list-n.pdf PDF with 2011 partial update for the 2012 edition]</ref>
[[法國國家科學研究中心]]核物理實驗室的弗朗西斯科-米高兒·馬科斯（Francisco-Miguel Marqués）帶領的研究團隊在觀察鈹-14核的裂變時，提出了{{link-en|四中子|Tetraneutron|四中子穩定核}}的假説。<ref name="marques02">{{cite journal | last = Marqués | first = F. M. | coauthors = ''et al.'' | year = 2002 | title = Detection of neutron clusters | journal = [[Physical Review C]] | volume = 65 | issue = 4 | pages = 044006 | doi = 10.1103/PhysRevC.65.044006 | arxiv = nucl-ex/0111001 |bibcode = 2002PhRvC..65d4006M }}</ref>這一假説認爲，四個中子能形成一個穩定的原子核。現有理論認爲這種組合不穩定。後來的實驗工作未能重復馬科斯等人的發現。2016年2月，日本[[東京大學]]物理學者下浦享（Susumu SHIMOURA）等發表論文稱，他們首次在實驗中觀測到了四中子穩定核的存在。<ref name="Shimoura">{{cite journal | last = Shimoura | first = S. | coauthors = ''et al.'' | year = 2016 | title = Candidate Resonant Tetraneutron State Populated by the He4(He8,Be8) Reaction
| journal = [[Physical Review Letters]] | volume = 116 | pages = 052501 | doi = 10.1103/PhysRevLett.116.052501}}</ref> 多名物理學者表示，如果這一工作得到證實，將是核物理學的重大發現，並加深我們對核力的理解。<ref name="sciencealert">{{cite web|title=Physicists say they’ve finally confirmed the existence of a 'four neutron-no proton' particle|url=http://www.sciencealert.com/physicists-say-they-ve-finally-confirmed-the-existence-of-a-four-neutron-no-proton-particle|website=sciencealert.com|publisher=sciencealert.com|accessdate=2016-04-11}}</ref><ref>{{cite web|author1=Nigel Orr|title=Can Four Neutrons Tango?|url=http://physics.aps.org/articles/v9/14|website=http://physics.aps.org/|publisher=American Physical Society|accessdate=2016-04-11}}</ref>
此外，還有人認爲兩個中子也能形成一個穩定的對。斯皮尤等人稱在鈹-16的衰變中首次觀測到了[[雙中子|雙中子穩定對]]。<ref name="Spyrou">{{cite journal | last = Spyrou | first = A. | coauthors = ''et al.'' | year = 2012 | title = First Observation of Ground State Dineutron Decay: 16Be | journal = [[Physical Review Letters]] | volume = 108 | pages = 102501 | doi = 10.1103/PhysRevLett.108.102501}}</ref>
=== 0號元素和中子星 ===
{{main|0號元素}}
在極高溫度和壓力下，比如在大質量[[恆星]]的[[坍縮]]過程中，原子核中的質子可以和核外電子反應轉變為中子。最後的結果就是生成完全由中子構成的[[中子星]]。由於這種星體的巨大引力，有人提出其中的中子會被壓迫變形，成爲一種[[立方密堆積]]的結構，以獲得更高的堆積密度。<ref> {{cite arXiv |last=Felipe J. Llanes-Estrada, Gaspar Moreno Navarro.|eprint=1108.1859|class=nucl-th |title=Cubic neutrons |year=2011 |version=v1 |first1=Felipe J. |author2=Gaspar Moreno Navarro }}</ref>
== 中子的檢測 ==
檢測帶電粒子的最常見方式是尋找其[[電離]]徑跡，比如説在[[云室]]中。但是這種檢測方式不能直接用于中子，因為它不帶電荷。如果中子和原子發生彈性碰撞，會產生觀察得到的電離徑跡。但這個實驗做起來並不容易。因此更常用的中子檢測是間接方式，比如[[中子俘獲]]和[[彈性散射]]。<ref name="Glenn">Glenn F. Knoll (1979) "Radiation Detection and Measurement", John Wiley & Sons, chapter 14</ref>
在實驗室中，最常用的[[中子源]]是某些衰變時釋放中子的核素。比如[[鐦]]-252（半衰期為2.65年）的自發裂變，100個原子中有3個鐦原子核裂變時會釋放中子，每次裂變會平均產生3.7個中子。用α粒子轟擊鈹靶也可製造中子。一個較爲流行的系統由銻-124和金屬鈹構成。將金屬銻置於反應堆中以[[中子活化]]，銻-123（天然丰度為42.8%）便會轉化為銻-124，半衰期為60.9天。其優點是便於儲存和運輸。<ref>Byrne, J. ''Neutrons, Nuclei, and Matter'', Dover Publications, Mineola, NY, 2011, ISBN 978-0-486-48238-5, pp. 32–33.</ref>
[[File:Institut Laue–Langevin (ILL) in Grenoble, France.jpg|thumb|right|位于[[法國]][[格勒诺布尔]]的勞厄-朗之萬研究所是世界上最重要的中子研究機構之一。]]
因爲其電中性，中子很難加速、減速、聚焦或偏轉。對帶電粒子可以用[[電場]]和[[磁場]]實現上述操作。但這些手段對中子影響不大。但因爲中子擁有微小但非零的磁矩，非均勻[[磁場]]可以起到一些控制作用。中子還可以通過減速、反射和速度選擇來來控制。如同[[光子]]的[[法拉第效應]]，熱中子通過[[磁性材料]]後可以被[[偏振|偏振化]]。通過使用磁鏡和磁性[[干涉濾鏡]]，可以製成極高[[偏振度]]（degree of polarization，中子波的偏振部分所佔有的百分比）、波長為6-7 Å的冷中子束。<ref>Byrne, J. ''Neutrons, Nuclei, and Matter'', Dover Publications, Mineola, NY, 2011, ISBN 978-0-486-48238-5, p. 453.</ref>
利用中空[[玻璃]]纖維的[[全反射]]或者表面帶有凹陷的鋁板的反射，可以制成中子[[透鏡]]。這種透鏡有可能可以用於[[中子顯微鏡]]和中子／[[ϒ射線]][[斷層掃描]]照相。<ref>{{cite journal |last=Kumakhov |first=M. A. |coauthors=Sharov, V. A. |year=1992 |title=A neutron lens |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=357 |issue= 6377|pages=390–391 |doi=10.1038/357390a0 |bibcode = 1992Natur.357..390K }}</ref><ref>[http://www.physorg.com/news599.html Physorg.com, "New Way of 'Seeing': A 'Neutron Microscope'"]. Physorg.com (2004-07-30). Retrieved on 2012-08-16.</ref><ref>[http://www.nasa.gov/vision/earth/technologies/nuggets.html "NASA Develops a Nugget to Search for Life in Space"]. NASA.gov (2007-11-30). Retrieved on 2012-08-16.</ref>
中子的另一個主要用途是照射材料使之產生ϒ射線。這是[[中子活化分析]]的理論基礎。中子活化分析是一種高靈敏度的痕量分析方法。如果用高通量中子流（如核反應堆中，通量約為10<sup>11</sup>~10<sup>14</sup>n.cm<sup>-2</sup>.sec<sup>-1</sup>）約可檢測至0.1 ppb的濃度。加速器所生的低通量快中子也可檢測約1 ppm濃度。<ref name="missouri1">http://archaeometry.missouri.edu/naa_overview.html</ref>實際應用中，檢測靈敏度應隨實驗的條件以及被測核素而有所不同。中子活化分析還很少需要或不需要樣品製備環節，對於複雜物質的分析得心應手。最後，中子活化分析是一種“無損”分析法，可以做表面和[[微區分析]]，因此可以用來分析古董、藝術品以及[[法醫]]鑑定。這種分析方法是1936年由喬治‧德‧海韋西（George Hevesy）和希爾德‧李維（Hilde Levi）首創。<ref>{{cite book | title=George de Hevesy | publisher=Copenhagen | author=Levi, Hilde | year=1985.}}</ref>[[瞬發中子活化分析]]具有快速、原位、不需要取樣等特點，可以用於打井時地下[[岩芯]]和工業傳送帶上物品的原位分析，並且是監測爆炸物, 尤其是非金屬類爆炸物的有效手段之一。