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中子（Neutron）是組成原子核的核子之一。中子是由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克組成的，它不帶電，具有微小的磁矩，半徑約為0.8×10m，與質(zhì)子的大小類(lèi)似。中子是電中性粒子，靜止質(zhì)量為1.6748×10kg。中子常用符號n表示。 中子是不帶電的基本粒子，靜止質(zhì)量為1.6748×10kg，它的半徑約為0.8×10m，與質(zhì)子大小類(lèi)似。中子常用符號n表示。原子核由中子和質(zhì)子組成，原子核內的中子是穩定的。由于中子不帶電，所以容易打進(jìn)原子核內，引起各種核反應。 中子的發(fā)現源于對α粒子撞擊的實(shí)驗研究。1932年，英國物理學(xué)家查德威克在用α粒子轟擊鈹的實(shí)驗中發(fā)現了中子。查德威克因發(fā)現中子而獲得了1935年的諾貝爾物理學(xué)獎。中子
本詞條是多義詞，共3個(gè)義項
組成原子核的核子之一
基本信息
| 中文名 | 中子 |
| 外文名 | Neutron |
| 質(zhì)量 | 1.67×10^-27kg≈一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量 |
| 發(fā)現者 | 詹姆斯·查德威克 |
| 自旋 | 1/2 |
展開(kāi)
定義
其質(zhì)量為1.6749286×10千克（939.56563兆電子伏特），比質(zhì)子的質(zhì)量稍大（質(zhì)子的質(zhì)量為1.672621637（83）×10千克），自旋為1/2。自由中子是不穩定的粒子，可通過(guò)弱作用衰變?yōu)橘|(zhì)子，放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子，平均壽命為896秒。中子遵從費米-狄拉克分布和泡利不相容原理。以往曾經(jīng)將中子列為基本粒子的一員，但現今在標準模型理論下，由兩個(gè)下夸克和一個(gè)上夸克構成，所以它是個(gè)復合粒子。
中子以聚集態(tài)存在于中子星（中子星是恒星演化到末期，經(jīng)由重力崩潰發(fā)生超新星爆炸之后，可能成為的少數終點(diǎn)之一。）中。太陽(yáng)系里的中子主要存在于各種原子核中，元素的β衰變就是該元素中的中子釋放一個(gè)電子變成上一個(gè)元素序列元素的一種變化。
中子可根據其速度而被分類(lèi)。高能(高速)中子具電離能力，能深入穿透物質(zhì)。中子是唯一一種能使其他物質(zhì)具有放射性之電離輻射的物質(zhì)。此過(guò)程被稱(chēng)為“中子激發(fā)”?！爸凶蛹ぐl(fā)”被醫療界，學(xué)術(shù)界及工業(yè)廣泛應用于生產(chǎn)放射性物質(zhì)。
中子和其它常見(jiàn)的次原子粒子最大的分別在于中子因其下夸克和上夸克之電荷互相抵消，本身不帶電荷。令它穿透性強，無(wú)法直接進(jìn)行觀(guān)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(fā)現歷史的較后期才被發(fā)現。
雖然組成物質(zhì)的原子在正常情況下不帶電荷，但原子比中子大一萬(wàn)倍，是由帶負電的電子圍繞帶正電的原子核運行而形成的復雜系統。帶電粒子（如質(zhì)子，電子，或離子）和電磁波（如伽馬射線(xiàn)）都會(huì )在穿透物質(zhì)時(shí)消耗能量，形式是將所穿透物質(zhì)離子化。帶電粒子會(huì )因此而慢下來(lái)，電磁波則會(huì )被所穿透物質(zhì)吸收。中子的情況截然不同，它只會(huì )在與原子核近距離接觸時(shí)受強相互作用或弱相互作用影響：結果一個(gè)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(huì )極少，因此自由中子會(huì )在一段極長(cháng)的距離保持不變。
自由中子和原子核的碰撞是彈性碰撞，其遵循宏觀(guān)下兩小球彈性碰撞時(shí)的動(dòng)量法則。當被碰撞的原子核很重時(shí)，原子核只會(huì )有很小的速度；但是，若是碰撞的對象是和中子質(zhì)量差不多質(zhì)子，則質(zhì)子和中子會(huì )以幾乎相同的速度飛出。這類(lèi)的碰撞將會(huì )因為制造出的離子而被偵測到。
性質(zhì)
穩定性和β衰變
中子由三個(gè)夸克構成。根據標準模型，為了保持重子數守恒，中子唯一可能的衰變途徑是其中一個(gè)夸克通過(guò)弱相互作用改變其味。組成中子的三個(gè)夸克中，兩個(gè)是下夸克（電荷），另外一個(gè)是上夸克（電荷）。一個(gè)下夸克可以衰變成一個(gè)較輕的上夸克，并釋放出一個(gè)W玻色子。這樣中子可以衰變成質(zhì)子，同時(shí)釋放出一個(gè)電子和一個(gè)反電子中微子。
自由中子的衰變
根據中微子、質(zhì)子和電子的質(zhì)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(dòng)能忽略不計的話(huà)，已測得電子的最大能量為0.782±.013兆電子伏特。[20]這一實(shí)驗結果誤差太大，無(wú)法用于估計中微子的靜止質(zhì)量。
這種γ射線(xiàn)是軔致輻射的結果。當反應中釋放出的電子在質(zhì)子產(chǎn)生的電磁場(chǎng)中運動(dòng)時(shí)，高速運動(dòng)的電子驟然減速發(fā)出的輻射。有時(shí)原子核中束縛態(tài)的中子衰變時(shí)，也會(huì )產(chǎn)生γ射線(xiàn)。
有極少量的自由中子（大概百萬(wàn)分之四）會(huì )發(fā)生所謂的雙體衰變。在此反應中，電子在產(chǎn)生后未能獲得足夠的能量脫離質(zhì)子（估計為13.6電子伏特），于是和質(zhì)子生成一個(gè)中性的氫原子。反應的所有能量皆轉化為反電子中微子的動(dòng)能。
束縛態(tài)中子的衰變
不穩定原子核里的中子可以像自由中子一樣衰變。但是，中子衰變的逆過(guò)程也可以發(fā)生，即逆β衰變。質(zhì)子可以轉變?yōu)橐粋€(gè)中子，同時(shí)放出一個(gè)正電子和一個(gè)電子中微子：
質(zhì)子還可以通過(guò)電子俘獲轉變成一個(gè)中子，同時(shí)放出一個(gè)電子中微子：
理論上，核內中子俘獲正電子生成質(zhì)子也是有可能的。但是，兩個(gè)因素對此過(guò)程不利。一方面原子核帶正電荷，因此同正電子同性相斥。另一方面正電子和電子相遇會(huì )發(fā)生湮滅。因此正電子俘獲事件的幾率很小。
因原子核內的中子受到其他因素的制約，穩定性和自由中子不盡相同。比如，如果核內一個(gè)中子衰變成質(zhì)子，核內正電荷的斥力就會(huì )增大。這個(gè)斥力的勢能就變成中子衰變的一個(gè)勢壘。如果中子不能突破這個(gè)勢壘，它就無(wú)法衰變。這也可以解釋在自由狀態(tài)下穩定的質(zhì)子有時(shí)會(huì )在束縛態(tài)中轉變?yōu)橹凶印?/span>
標準模型預言中子具有微小但非零的電偶極矩。但是測量其數值所需的精度遠遠超過(guò)實(shí)驗條件。[21]標準模型不可能是對物理現實(shí)的最終和最完整的描述。超越標準模型的新理論得到的數值一般要比標準模型的大得多。目，前，至少有四組實(shí)驗力圖測量中子的電偶極矩：
保羅·謝若研究所（Paul Scherrer Institute）的中子電偶極矩實(shí)驗（nEDM），在建[23]
勞厄-朗之萬(wàn)研究所的中子電偶極矩實(shí)驗（nEDM），在建[25]
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。
反中子是中子的反粒子，是由布魯斯·考克（Bruce Cork）于1956年發(fā)現，比反質(zhì)子的發(fā)現晚一年時(shí)間。CPT對稱(chēng)理論對粒子和反粒子的性質(zhì)有嚴格的限制，因此觀(guān)測中子-反中子可以對CPT對稱(chēng)進(jìn)行縝密的檢驗。中子和反中子質(zhì)量差異約為9±6×10，僅為2σ，不足以證明CPT對稱(chēng)破缺。[18]
中子結構和電荷的幾何分布
一篇2007年發(fā)表的文章進(jìn)行了不依賴(lài)于模型的分析后作出結論，中子的外殼帶負電荷，中間層帶正電荷，而中心帶有負電荷。[26]簡(jiǎn)單的說(shuō)，中子的電負性外殼同質(zhì)子相互吸引。但是，在原子核中，質(zhì)子和中子之間最主要的作用力為核力。這種力跟粒子是否帶電荷無(wú)關(guān)。
結構
中子對外顯示電中性而具有磁矩。高能電子、μ子或中微子轟擊中子的散射實(shí)驗顯示中子內部的電荷和磁矩有一定的分布，說(shuō)明中子不是點(diǎn)粒子，而具有一定的內部結構。中子是由3個(gè)更深層次的粒子——夸克構成的。中子和質(zhì)子是同一種粒子的兩種不同電荷狀態(tài)，其同位旋為1/2，中子的同位旋第三分量I3=－1/2。在輕核中含有幾乎相等數目的中子和質(zhì)子；在重核中，中子數則大于質(zhì)子數，例如鈾共有146個(gè)中子和92個(gè)質(zhì)子。對于一定質(zhì)子數的核，中子數可以在一定范圍內取幾種不同的值，形成一個(gè)元素的不同同位素。
用途
中子是研究核反應很好的轟擊粒子，由于它不帶電，即使能量很低，也能引起核反應
根據微觀(guān)粒子的波粒二象性，中子具有波動(dòng)性，慢中子的波長(cháng)約10米，與晶體內原子間距相當。中子衍射是研究晶體結構的重要技術(shù)。中子是不帶電的基本粒子，靜止質(zhì)量為1.6748×10kg，它的半徑約為0.8×10m，與質(zhì)子大小類(lèi)似。中子常用符號n表示。
特性
①、1932年英國物理學(xué)家查德威克在做了用α粒子轟擊鈹的實(shí)驗中發(fā)現了中子。
②、單獨存在的中子是不穩定的，平均壽命約為16分，它將衰變成質(zhì)子、電子和反中微子ν。
③、原子核由中子和質(zhì)子組成，原子核內的中子是穩定的。
④、由于中子不帶電，所以容易打進(jìn)原子核內，引起各種核反應。
⑥、中子包含兩個(gè)具有-1/3電荷的下夸克和一個(gè)具有+2/3電荷的上夸克，其總電荷為零。
衰變
中子核反應
中子核反應neutron induced nuclear reaction中子同原子核相互作用引起的核反應。中子的重要特征是不帶電，不存在庫侖勢壘的阻擋，這就使得幾乎任何能量的中子同任何核素都能發(fā)生反應，在實(shí)際應用中，低能中子的反應起更重要的作用。中子核反應主要有：
①、中子裂變反應。某些重核如235U俘獲中子發(fā)生裂變，記作（n，f），裂變同時(shí)還放出2～3個(gè)瞬發(fā)中子，并釋放很大的裂變能，這種中子的增殖可使裂變反應持續不斷進(jìn)行，形成裂變鏈式反應，這是獲取核能的重要途徑。
②、中子輻射俘獲。中子被核俘獲后形成復合核，然后通過(guò)放出一個(gè)或多個(gè)γ光子退激，記作（n，γ）研究γ射線(xiàn)的能譜可以得到復合核能級結構、輻射過(guò)程性質(zhì)的信息，（n，γ）反應對一切穩定核都是重要的，甚至中子能量很低時(shí)也能發(fā)生，（n，γ）反應還是生產(chǎn)核燃料、超鈾元素等的重要反應。
此外，還有中子的彈性散射和非彈性散射；中子被核吸收可放出2個(gè)、3個(gè)…中子的（n，2n），（n，3n）…反應；發(fā)射帶電粒子的（n，X）反應以及吸收中子不放出中子的中子吸收等等。中子核反應在研究核結構和核反應機制及核能利用中占重要地位。
中子源
能夠產(chǎn)生中子的裝置，進(jìn)行中子核反應、中子衍射等中子物理實(shí)驗的必要設備。
自由中子是不穩定的，它可以衰變?yōu)橘|(zhì)子放出電子和反電中微子，平均壽命只有15分鐘，無(wú)法長(cháng)期儲存，需要由適當的產(chǎn)生方法源源供應。主要方法有以下3種：
①放射性同位素中子源。體積小，制備簡(jiǎn)單，使用方便。（a，n）中子源利用核反應9Be+a→12C+n+5.701兆電子伏特（MeV）將放射α射線(xiàn)的238Pu、226Ra或241Am同金屬鈹粉末按一定比例均勻混合壓制成小圓柱體密封在金屬殼中。（γ，n）中子源利用核反應中發(fā)出的γ射線(xiàn)來(lái)產(chǎn)生中子，有24Na-Be源，124Sb-Be源等。
②加速器中子源。利用加速器加速的帶電粒子轟擊適當的靶核，通過(guò)核反應產(chǎn)生中子，最常用的核反應有（d，n）、（p，n）和（γ，n）等，其中子強度比放射性同位素中子源大得多?？梢栽诤軐挼哪軈^上獲得單能中子。加速器采用脈沖調制后，可成為脈沖中子源。
③反應堆中子源。利用原子核裂變反應堆產(chǎn)生大量中子。反應堆是最強的熱中子源。在反應堆的壁上開(kāi)孔，即可把中子引出。所得的中子能量是連續分布的。很接近麥克斯韋分布。采取一定的措施，可獲得各種能量的中子束。
中子輻射作用
中子與物質(zhì)相互作用的類(lèi)型主要取決于中子的能量。在輻射防護中，根據中子能量的高低，可以把中子分為能量小于5keV的慢中子、能量范圍為5～100keV的中能中子和能量為0．1～500MeV的快中子三大類(lèi)，其中慢中子中能量小于1eV（一般為0．025eV）的也稱(chēng)為熱中子。
中子輻射由自由中子所組成，可由自發(fā)或感應產(chǎn)生的核裂變，核聚變或其他核反應產(chǎn)生。中子非電離輻射不會(huì )電離原子，但可與不同元素之原子核撞擊，進(jìn)行“中子激發(fā)”，產(chǎn)生不穩定同位素，使物質(zhì)具放射性。
各類(lèi)中子與物質(zhì)的原子核相互作用過(guò)程基本上可以分為兩類(lèi)：散射和吸收。散射又可以分為彈性散射和非彈性散射。慢中子與原子核作用的主要形式是吸收，中能中子和快中子與物質(zhì)作用的主要形式是彈性散射；而對于能量大于10MeV的快中子，和原子核的作用以非彈性散射為主。在上述的中子和物質(zhì)的相互作用過(guò)程中，除了彈性散射之外，其余各種現象均會(huì )產(chǎn)生次級輻射。
中子的狀態(tài)
熱中子
熱中子是符合麥克斯韋－玻耳茲曼分布并且其最可幾動(dòng)能約為kT=0.0253電子伏特(4.0×10?21焦耳)的自由中子，對應這一動(dòng)能的速率約為2.2千米/秒。這個(gè)速度也是對應于290K（攝氏17度）時(shí)麥克斯韋-玻爾茲曼分布下的最可幾速率。常溫下中子與介質(zhì)的原子核發(fā)生若干次碰撞后，如果沒(méi)有被俘獲就會(huì )達到這個(gè)速率。熱中子通常有比快中子大得多的有效中子俘獲截面，也因此會(huì )更容易被原子核吸收，形成更重的、通常也不穩定的同位素。這個(gè)現像也被稱(chēng)為中子活化。一些裂變反應堆借助于減速劑實(shí)現對快中子的減速，也稱(chēng)為“熱中子化”。在快中子增殖堆中，快中子被直接利用，沒(méi)有減速的步驟。
超冷中子
快中子
快中子是在核裂變反應中產(chǎn)生的自由中子，其動(dòng)能可以達到1兆電子伏特(1.6×10?13焦耳，對應的速度約為14000千米/秒，相當于光速的5%。它們被稱(chēng)作快中子，以區別于熱中子和宇宙射線(xiàn)或者加速器中產(chǎn)生的高能中子。核反應中產(chǎn)生的中子符合麥克斯韋－玻耳茲曼分布，其能量在0到~14兆電子伏特之間。鈾?235產(chǎn)生的中子平均能量為2兆電子伏特，且超過(guò)一半的中子不是快中子。因此僅僅靠鈾?235裂變產(chǎn)生的中子無(wú)法引發(fā)增殖性材料（比如鈾?238和釷?232）的裂變。
輕水堆中的嬗變流程。
聚變中子
氘?氚（DT）聚變反應產(chǎn)生能量較高的中子，動(dòng)能為14.1兆電子伏特，對應的速度相當于光速的17%。這些中子是快中子能量的近10倍。氘?氚反應也是最容易點(diǎn)火的反應之一。在氘核和氚核的動(dòng)能達到14.1兆電子伏特的千分之一時(shí)，該反應就幾乎達到峰值反應速率。
聚變中子可以有效的引發(fā)不可裂變的重元素（比如錒系元素）的裂變，并釋放出更多的中子。因此，有人提議用將來(lái)的托卡馬克氘?氚聚變反應堆來(lái)嬗變核廢料中的超鈾元素。散裂中子源也使用14.1兆電子伏特的中子產(chǎn)生中子。
因為聚變中子不是引起裂變就是散裂，它難以被其它核吸收。氫彈核武器正是利用了這一特性。首先，聚變反應產(chǎn)生高能量中子。下一步，不可裂變材料（比如鈾-238）在這些中子的轟擊下發(fā)生裂變。這很顯然帶來(lái)了一些核安全和擴散上的問(wèn)題：如果有人掌握了聚變反應，他們也許就可以用無(wú)法制造原子彈的核材料（比如貧化鈾和反應堆級钚）制造熱核武器。
另外一些聚變反應產(chǎn)生的中子能量較低。比如氘?氘（DD）聚變有50%的幾率生成一個(gè)2.45兆電子伏特的中子和一個(gè)氦-3核；還有50%的幾率生成氚核和一個(gè)質(zhì)子。氘?氦?3（D-3He）聚變不生成中子。
中能中子
能量介于快中子和熱中子之間的中子稱(chēng)為中能中子。這種中子的能量在1電子伏特至10電子伏特之間。中子俘獲和核裂變的中子反應截面在這個(gè)能量區間有個(gè)多共振峰。中能中子在快中子堆和熱中子反應堆中并不重要。但在減速不良的熱中子反應堆中，中能中子可能引發(fā)鏈式反應反應性的變化，使得反應的控制更加困難。
某些核燃料吸收中子后并不一定裂變，比如镮?239，這種性質(zhì)可以用俘獲/裂變的比率來(lái)描述。因為俘獲事件不但浪費了一個(gè)中子，而且通常會(huì )生成熱中子或中能中子無(wú)法裂變的核。鈾?233是個(gè)例外。對任何能量的中子，鈾?233的俘獲/裂變比都很好。
高能中子
高能中子是加速器轟擊靶子或高能宇宙射線(xiàn)轟擊大氣層所產(chǎn)生的次生粒子。其能量比快中子高得多。有的高能中子可以擁有數十焦耳的動(dòng)能。它們具有極強的電離性能，比X射線(xiàn)和質(zhì)子更能造成細胞的損傷和死亡。
危害
當中子與物質(zhì)相互作用時(shí)，主要是和原子核內的核力相互作用，與外殼層的電子不會(huì )發(fā)生作用。中子通過(guò)物質(zhì)時(shí)具有很強的穿透力，對人體產(chǎn)生的危險比相同劑量的X射線(xiàn)、γ射線(xiàn)更為嚴重。人體受中子輻射后，腸胃和雄性性腺會(huì )嚴重損傷、誘導腫瘤的生物效應高、并易導致早期死亡，同時(shí)受損傷的機體易感染且程度重，所致眼晶體混濁的相對生物效應為γ或X射線(xiàn)的2～14倍。造成造血器官衰竭，消化系統損傷，中樞神經(jīng)損傷。還可以造成惡性腫瘤、白血病、白內障等。中子輻射還會(huì )產(chǎn)生遺傳效應，影響受輻射者后代發(fā)育。
中子彈
1999年5月25日，以美國眾院政策委員會(huì )主席考克斯為首的調查委員會(huì )，無(wú)端指責中國竊取了美國尚未部署的中子彈。這完全是使用謊言加捏造編制出來(lái)的。1930年發(fā)現用α粒子轟擊鈹時(shí)會(huì )產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的貫穿能力很強的不帶電粒子，盧瑟福的學(xué)生查德威克進(jìn)一步研究證明了這種粒子質(zhì)量與質(zhì)子相差不多的不帶電粒子是盧瑟福曾經(jīng)預見(jiàn)的中子。
原子彈、氫彈、中子彈是核武器家族中的3個(gè)重要成員。中子是構成物質(zhì)原子核的基本粒子之一，它的質(zhì)量與質(zhì)子相同。中子不帶電，從原子核分裂出來(lái)的中子很容易進(jìn)入原子核，人們利用中子的這個(gè)特性，用它轟擊原子核來(lái)引出核子反應。這就是中子彈。中子彈在爆炸釋放大量的高能中子，是以高能中子輻射為主要殺傷的小型氫彈。
每一種核武器都具有核輻射、沖擊波、光輻射等殺傷力，中子彈也有核武器的這些特性，但是中子彈的殺傷特性主要不是在這些方面，中子彈主要是靠中子的輻射起到殺傷作用，它可以在有效的范圍內殺傷坦克裝甲車(chē)輛或建筑內的人員。如果有一個(gè)100噸TNT（即黃色炸藥）當量的中子彈，在距離爆炸中心800米的核輻射劑量，是同等當量的裂變核武器的幾十倍，但是它爆炸時(shí)產(chǎn)生的沖擊波對建筑物的破壞半徑只有300米~400米。也就是說(shuō)，如果有一枚千噸級當量的中子彈在戰場(chǎng)上爆炸，那么800米范圍內的人員會(huì )被殺傷，被殺傷的人員并不是馬上死去，而是慢慢地非常痛苦地死去，受傷者最長(cháng)可以拖過(guò)7天的時(shí)間。在中子彈爆炸的300米范圍之外的建筑和設施，可以毫發(fā)不損，可是建筑物中的人員卻不能幸免于難。中子彈的這種特性，很適合在戰場(chǎng)上作為戰術(shù)核武器使用。
中子彈的誕生：它誕生于50年代，是由美國加州大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗室開(kāi)發(fā)而成的。隨后，掌握了核武器的國家紛紛開(kāi)始研制中子彈。1981年，卡特總統批準了中子彈的生產(chǎn)計劃。里根總統上臺后，下令生產(chǎn)“長(cháng)矛”導彈的中子彈頭和可以用榴彈炮發(fā)射的中子彈頭。美軍已經(jīng)有了203毫米榴彈炮的中子彈頭和155毫米中子彈的彈頭。這兩種用炮彈發(fā)射的中子彈是世界上當量最小的中子彈。中子彈并沒(méi)有在戰場(chǎng)上投入使用。中子彈可以用飛機、導彈、榴彈炮來(lái)發(fā)射。美、英、法、俄的許多戰斗機經(jīng)過(guò)改裝都可以發(fā)射帶有中子彈頭的對地導彈。
中子彈是世界上唯一已實(shí)現生產(chǎn)和部署的一種第三代核武器。
中子彈也是一種利用核材料聚變反應放出巨大能量的原理制成的核武器，因此又被稱(chēng)為特殊的氫彈。由于它是利用輕核聚變時(shí)產(chǎn)生的大量高能中子進(jìn)行殺傷破壞的一種小型核武器，故又被稱(chēng)為以高能中子輻射為主要殺傷力的小型氫彈。
小型化
在中子彈中，引爆用的原子彈更小，只有幾百?lài)?/span>TNT當量。這種原子彈是用钚-23
殺傷力強
凡是核武器都具有核輻射、沖擊波、光輻射、放射性污染和電磁脈沖等殺傷力，但對三種核彈來(lái)說(shuō)，這五種因素各自體現的比例都是不同的。同時(shí)在不同的爆炸方式下，各種殺傷破壞因素在釋放的總能量中所占的比例也不完全相同。大體來(lái)說(shuō)，原子彈爆炸時(shí)，沖擊波和光輻射占能量的85%，其它3種因素占15%；氫彈爆炸時(shí)，沖擊波和光輻射占能量的65%，其它3種因素占35%；中子彈爆炸時(shí)，核輻射和電磁脈沖占能量的70%以上，其它3種因素占30%以下。由此可見(jiàn)，氫彈和中子彈雖然都屬核聚變武器，但它們的殺傷形式是不同的。氫彈是以沖擊波和光輻射為主來(lái)殺傷生命和破壞設施的，而中子彈是以中子輻射為主來(lái)殺傷生命的，電磁脈沖是隨著(zhù)中子輻射而出現的占能量較小部分的強脈沖信號。1千噸TNT當量的中子彈，在距地面90米的低空爆炸時(shí)，其沖擊波、光輻射和放射性污染的毀壞作用只限在爆心投影點(diǎn)周?chē)?80米的范圍之內，而快中子流以及中子流貫穿輻射與周?chē)橘|(zhì)原子互相作用產(chǎn)生的電磁脈沖的殺傷半徑卻可達800米的距離。
貫穿作用很強
中子的貫穿作用很強，它可以穿透坦克、掩體和磚墻去殺傷人員，而武器和建設物卻能完好的保存下來(lái)。由于中子彈放射性污染比較低，因而被稱(chēng)為“清潔的”核彈。此外，中子流作用的時(shí)間很短，在中子彈襲擊之后，軍隊能很快進(jìn)入目標區作戰。這些特點(diǎn)，決定了中子彈可作為戰術(shù)核武器使用。核武器主要是作為核戰斗部裝在戰略導彈上，用以摧毀戰略目標。在近程夜戰、空戰和防空中有的導彈也裝有核戰斗部，用以摧毀地面大面積戰術(shù)目標，對付飛機群和攔截攜核彈的轟炸機等。中子彈不僅可以作為核戰斗部裝在導彈上使用，而且能夠制成炮彈由榴彈炮發(fā)射出去投入戰斗。
物質(zhì)狀態(tài)
等離子態(tài)
原子是由原子核和電子組成的，通常情況下電子都圍繞著(zhù)原子核旋轉。然而在幾千攝氏度以上的高溫中，氣態(tài)的原子開(kāi)始拋掉身上的電子，于是帶負電的電子開(kāi)始自由自在地游逛，而原子也成為帶正電的離子。溫度愈高，氣體原子脫落的電子就愈多，這種現象叫做氣體的電離化?？茖W(xué)家把電離化的氣體，叫做“等離子態(tài)”。
中子態(tài)
假如在超固態(tài)物質(zhì)上再加上巨大的壓力，那么原來(lái)已經(jīng)擠得緊緊的原子核和電子，就不可能再緊了，這時(shí)候原子核只好宣告解散，從里面放出質(zhì)子和中子。從原子核里放出的質(zhì)子，在極大的壓力下會(huì )和電子結合成為中子。這樣一來(lái)，物質(zhì)的構造發(fā)生了根本的變化，原來(lái)是原子核和電子，如今卻都變成了中子。這樣的狀態(tài)，叫做“中子態(tài)”。
中子探測
中子探測（Neutrondetection）：對中子的數目和能量的測量。在核能的利用、放射性同位素的產(chǎn)生和應用核物理研究中都需要進(jìn)行中子的探測，然而中子本身不帶電，不會(huì )引起電離等作用，不產(chǎn)生直接的可觀(guān)察效果，因此中子的探測是通過(guò)中子同原子核的相互作用，對反應的產(chǎn)物進(jìn)行探測。
基本的方法有：
輻射防護
屏蔽過(guò)程
輻射防護是相當重要的。實(shí)際工作中大多數情況遇到的是快中子，快中子和物質(zhì)相互作用時(shí)，首先是快中子的散射和減速，然后是慢中子被吸收后放出共化粒子或γ射線(xiàn)。因此中子屏蔽可分為以下兩個(gè)過(guò)程：
（1）對快中子進(jìn)行減速。重元素或具有大吸收截面的元素及其化合物可用以減速快中子并吸收次級γ射線(xiàn)。其中，重元素可阻滯快中子，截面大的元素能同時(shí)阻滯快中子并吸收慢中子，且不釋放γ粒子。常用的重元素有鉛、鎢、鐵、鋇等，能吸收中子的大截面元素常用的有鋰－6、硼－10、鎘及其化合物或合金，例如碳化硼、氮化硼、鋰化硼等，也有部分稀土元素。通常用重元素阻滯快中子后，還需要用輕元素材料（如含氫多的材料）進(jìn)一步減速比較慢的中子。這些材料具有較好的耐輻射性能，如水、石蠟、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯等高聚物，同時(shí)具有高含量的能阻止中速中子的氫原子，且不產(chǎn)生γ射線(xiàn)二次效應。
防護設備
目前，產(chǎn)生中子輻射的設備多為人工操縱，因此中子輻射防護服對于保障該類(lèi)工作人員的安全尤為重要。中子輻射防護服已廣泛用于核原料提煉廠(chǎng)、石油測井儀器校準室、核反應堆廠(chǎng)房、新型坦克的核防護、戰車(chē)乘員和防化兵指戰員的中子防護、公路中子測量現場(chǎng)、中子刀治療室醫務(wù)人員和患者防護及國防艦船修造工作人員防護等。
由中子構成的物質(zhì)
四中子
“四中子”又稱(chēng)為“零號元素”。法國里昂的科學(xué)家發(fā)現一種只有四個(gè)中子構成的粒子,這種粒子被稱(chēng)為"四中子",也有人稱(chēng)之為"零號元素"。它與天體中的中子星構成類(lèi)似。
它的特性為：1、該微粒不顯電性，2.它與普通中子互稱(chēng)為同位素。
法國一部粒子加速器上發(fā)現了六個(gè)不可能存在的粒子，它們擁有四個(gè)違背物理法則被捆綁在一起的中子，被稱(chēng)為“四中子”。法國科學(xué)家米格爾·馬克和他的同事們正在準備利用加內爾加速器再進(jìn)行一次試驗，如果他們成功的話(huà)，這些核團簇將迫使我們對原子核之間的結合力量進(jìn)行重新考慮。在上一次試驗中，研究小組向一個(gè)小型碳目標發(fā)射鈹原子，對射入四周粒子探測器的殘片進(jìn)行分析，想要找到擊中探測器的四個(gè)分離中子。結果他們僅在一個(gè)探測器中找到了射線(xiàn)的痕跡，證據表明有四個(gè)中子進(jìn)入了探測器。當然，他們的發(fā)現可能是個(gè)巧合，四個(gè)中子只是在同一時(shí)間擊中了同一地方，但這在理論上是完全不可能的。
很多人都會(huì )認為，四中子是無(wú)稽之談，因為按照標準的粒子物理模式，四中子是不可能存在的。根據保利排他理論，即使是兩個(gè)質(zhì)子或中子都是無(wú)法在同一系統中擁有相同量子屬性的。事實(shí)上，核力再強也無(wú)法將兩個(gè)中子結合在一起，更不用說(shuō)四個(gè)了。馬克的小組對他們看到的結果非常迷惑，在自己的研究報告中都沒(méi)敢寫(xiě)出相關(guān)數據。還有很多更為有力的證據說(shuō)明四中子的存在值得懷疑，如果你修改物理法則允許四中子存在的話(huà)，這個(gè)世界將變成另外一個(gè)樣子：大爆炸后各種元素的形成將不會(huì )按照我們看到的樣子進(jìn)行，更糟的是，這些元素會(huì )迅速變重，超出宇宙所能承受的范圍，或許宇宙會(huì )在擴張成形之前就提前崩潰了。然而，這種推斷也存在漏洞，現有的理論的確支持四中子的存在，雖然只是一種隨機的短命粒子。有科學(xué)家指出，四個(gè)中子同時(shí)擊中探測器的可能性是存在的，另外中子星的存在也支持了多中子物質(zhì)的理論，這些星體中有大量的中子結合在一起，說(shuō)明宇宙中存在一種無(wú)法解釋的力量實(shí)現了它們的相聚。
中子星
1932年發(fā)現中子后不久﹐朗道就提出可能有由中子組成的致密星。1934年巴德和茲威基也分別提出了中子星的概念﹐而且指出中子星可能產(chǎn)生于超新星的爆發(fā)。1939年奧本海默和沃爾科夫通過(guò)
中子星磁力場(chǎng)
計算建立了第一個(gè)中子星的模型。中子星是處于演化后期的恒星，它也是在老年恒星的中心形成的。只不過(guò)能夠形成中子星的恒星，其質(zhì)量更大罷了。根據科學(xué)家的計算，當老年恒星的質(zhì)量大于十個(gè)太陽(yáng)的質(zhì)量時(shí)，它就有可能最后變?yōu)橐活w中子星，而質(zhì)量小于十個(gè)太陽(yáng)的恒星往往只能變化為一顆白矮星。
脈沖星是中子星的一類(lèi)。脈沖星，就是變星的一種。脈沖星是在1967年首次被發(fā)現的。當時(shí)，還是一名女研究生的貝爾，發(fā)現狐貍星座有一顆星發(fā)出一種周期性的電波。經(jīng)過(guò)仔細分析，科學(xué)家認為這是一種未知的天體。因為這種星體不斷地發(fā)出電磁脈沖信號，人們就把它命名為脈沖星。脈沖星發(fā)射的射電脈沖的周期性非常有規律。一開(kāi)始，人們對此很困惑，甚至曾想到這可能是外星人在向我們發(fā)電報聯(lián)系。據說(shuō)，第一顆脈沖星就曾被叫做“小綠人一號”。經(jīng)過(guò)幾位天文學(xué)家一年的努力，終于證實(shí)，脈沖星就是正在快速自轉的中子星。而且，正是由于它的快速自轉而發(fā)出射電脈沖。
裂變中子
原子核裂變時(shí)發(fā)射出來(lái)的中子。分瞬發(fā)中子和緩發(fā)中子。瞬發(fā)中子是裂變過(guò)程中直接放出的中子，在裂變10-4～10秒內放射出來(lái)，占裂變中子總數的99%；能量分布很寬，從零延伸到15兆電子伏特(MeV)，主要分布在0.1～5MeV范圍內，235U熱中子裂變中子譜的峰在0.8MeV附近，平均能量在2MeV左右；即使同樣的核在同樣條件下裂變，每次裂變發(fā)射的中子數也不固定，有的不發(fā)射中子，多數發(fā)射2～3個(gè)中子，最多可有7～8個(gè)，其平均值稱(chēng)為平均裂變中子數；的大小對鏈式反應裝置的臨界條件起關(guān)鍵作用。緩發(fā)中子是裂變碎片因含中子過(guò)多不穩定而放射出來(lái)的，碎片核以幾分之一秒到幾十秒的半衰期放射中子，其數目不足裂變中子總數的1%；其能量分布也是連續譜，平均能量在1MeV以下；緩發(fā)中子在慢中子裂變反應堆的控制上起重要作用。
反中子
中子的反粒子。它是1956年發(fā)現的。它的磁矩對于其自旋是反號的。反中子與核子相碰可湮沒(méi)為π介子。正電子的發(fā)現證實(shí)了狄拉克反粒子理論，一些理論物理學(xué)家開(kāi)始認真對待這一理論。1934年泡利與克拉夫證明，即使不能形成穩定的負能粒子海，也會(huì )有相應的反粒子存在。于是人們就開(kāi)始尋找其他粒子的反粒子。
早在1928年，狄拉克便預言了反質(zhì)子的存在，但證實(shí)它的存在卻花了20多年的時(shí)間。
根據狄拉克的理論，反質(zhì)子的質(zhì)量與質(zhì)子相同，所帶電荷相反，質(zhì)子與反質(zhì)子成對出現或湮沒(méi)，用兩個(gè)普通的質(zhì)子碰撞便可獲得反質(zhì)子，但反質(zhì)子的產(chǎn)生閾能為6.8GeV。1954年，在加利福尼亞大學(xué)的勞倫斯輻射實(shí)驗室，建成了64億電子伏的質(zhì)子同步穩相加速器，這為尋找反粒子提供了條件。1955年，張伯倫和塞格雷用上述加速器證實(shí)了前一年人們所觀(guān)測的反質(zhì)子的存在。由于反質(zhì)子出現的機會(huì )極少，大約每1000億高能質(zhì)子的碰撞，才能產(chǎn)生數量很少的反質(zhì)子，因而證實(shí)反質(zhì)子的存在極為困難。1955年他們這個(gè)實(shí)驗小組測到60個(gè)反質(zhì)子。由于偶然符合本底不大，記數系統雖不算好，但較為可信。
不久他們又發(fā)現反中子。盡管高能粒子打靶時(shí)也能產(chǎn)生反中子，但是由于反中子不帶電，更難從其他粒子中鑒別出來(lái)。他們是利用反質(zhì)子與原子核碰撞，反質(zhì)子把自己的負電荷交給質(zhì)子，或由質(zhì)子處取得正電荷，這樣，質(zhì)子變成了中子，而反質(zhì)子則變成了反中子。
研究情況
2021年11月15日，從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該?？蒲袌F隊與合作單位組成的聯(lián)合研究團隊，對類(lèi)時(shí)空間中子的電磁結構進(jìn)行了精確的測量，實(shí)驗結果解決了長(cháng)期存在的光子-核子耦合問(wèn)題，還觀(guān)測到中子電磁形狀因子隨質(zhì)心能量變化的周期性振蕩結構。
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尚可名片
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