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中性子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/05/17 23:26 UTC 版)

中性子（ちゅうせいし、（羅: 蘭: 独: 仏: 英: neutron）とは、原子核を構成する無電荷の粒子である。バリオンの1種である。原子核反応式などでは、記号 n で表される。質量数は原子質量単位で約 1.00867 uである。自由な中性子は、平均寿命約15分でβ崩壊し、陽子となる^[3]。原子核は、陽子と中性子で構成され、この2つは核子と総称される^{[注 1]}。

脚注

注釈

^ 陽子1個で出来ている 1
1 H と陽子3個で出来ている 3
3 Li の2つを例外として、2015年現在の時点で発見報告のある原子の内、最も重い 294
118 Og までの全ての"既知の"原子核は陽子と中性子の2種類の核子から構成されている。
^ チャドウィックによる実験的確証を得るまでの経緯については、チャドウィックによる中性子の発見が詳しい。
^ 電荷を持たないため、直接的に観測することが難しく、中性子の発見は電子や陽子と比べて遅れた。
^ 通常の状態では荷電していない原子は中性子と同じようには利用することができない。なぜならば、正電荷を持つ原子核の周りに負電荷を持つ電子が広く分布していることから、原子は中性子よりも約1万倍も大きいものとして扱わなくてはならないためである。
^ 例えば三重水素は重水素とは異なり、不安定核種である。
^ 同様な崩壊（β崩壊）が何種類かの原子核においても起こる。核内の粒子（核子）は、中性子と陽子の間の共鳴状態であり、中性子と陽子は互いにπ中間子を放出・吸収して移り変わっている。これは、アイソスピンという考え方に基づいたもので、陽子と中性子は質量や核力がほぼ等しいので、共にアイソスピンが ±1/2 の核子という1つの粒子の異なる荷電状態であり、+ の状態が陽子で − の状態が中性子であるとする考え方のことである。
^ 陽子、電子やα粒子などの荷電粒子や、γ線のような電磁波は、物質中を通過する際に電磁気力によって通過する物質の原子をイオン化するため、エネルギーを失う。イオン化に費やされたエネルギーはすなわち、荷電粒子の失ったエネルギーであり、その結果、荷電粒子は減速し、γ線は吸収されるが、中性子はそのような過程でエネルギーを失うことはない。
^ 空気中で 220 m、軽水の場合は 0.17 cm、重水では 1.54 cm、ウランでは 0.035 cm である。
^ 厳密な分類ではなく、ほぼその領域で分けられるという意味である。
^ 夫妻は陽子が飛び出して来る理由を、γ線が陽子に当たった際に発生するコンプトン効果であると考えた。そこで、飛び出して来る陽子のエネルギーからそのエネルギーを計算してみると、γ線の持つエネルギーが 50 MeV となった^[21]。