反応断面積とは？わかりやすく解説

原子核物理学における反応断面積（はんのうだんめんせき、英: reaction cross-section）または単に断面積^[1]とは、核反応を起こす割合を表す尺度を言う^[2]。

吸収に対する吸収断面積、散乱に対する散乱断面積とそれぞれの核反応に対してその断面積が定義される^[3]。

概要

ボールをなにか標的に当てる場合、その命中率は標的のボールが向かってくる方向の面積に比例する。つまり、一方向から直線的に粒子が物体に対して飛んでくる場合、その衝突のしやすさは粒子が飛んでくる方角における標的の断面積（cross-section）によって決まる。

ここで、原子核物理学の話として、例として中性子線をなにか標的核（原子核）に衝突させる（核反応させる）ことを考えると、これは古典力学のモデルとしては上記のボールを直線的に投げて標的に当てる問題に他ならない。したがって、

直線的に飛んでくるボールが標的に当たる割合を決める標的の「断面積」

に対して、

中性子線が標的核に衝突（核反応）する割合を決める標的核の「断面積」

の概念を導きだすことができる。これを核反応断面積（nuclear reaction cross-section）と呼ぶ。なお、この例のように中性子による核反応の断面積は、とくに中性子断面積（neutron cross-section）と呼ばれる^[4]。

速さと運動方向、すなわち速度が揃っている中性子線の束の速さを ${\textstyle v\,[\mathrm {cm/s} ]}$