中性子
ナイーブなリチウム原子の原子模型。青い球体が中性子を表す。ただし、正確な縮尺ではなく、電子が定まった軌道を回っているわけでもない。
組成udd
粒子統計フェルミ粒子
グループバリオン
反粒子反中性子(n)
理論化アーネスト・ラザフォード (1920)
発見ジェームズ・チャドウィック (1932)
記号n
質量1.674927471(21)×10?27 kg[1]
939.5654133(58) MeV/c2[2]
平均寿命886.7±1.9 秒[3]（核子や中性子星以外）
崩壊粒子陽子
電荷0
スピン.mw-parser-output .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .frac .num,.mw-parser-output .frac .den{font-size:80%;line-height:0;vertical-align:super}.mw-parser-output .frac .den{vertical-align:sub}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}1⁄2
ストレンジネス0
アイソスピン−1⁄2
超電荷1⁄2
パリティ+1
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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]。原子核内で核子同士をまとめておく力については「パイ中間子」を参照
概要

中性子の発見は1920年のアーネスト・ラザフォードによる予想に始まり、その存在の実験的証明は1932年にケンブリッジ大学の物理学者ジェームズ・チャドウィックによってなされた[注 2]。その実験とは、ベリリウムに高速のα粒子を当てることで次の核反応 Be 4 9 + He 2 4 ⟶ C 6 12 + n 0 1 {\displaystyle {\ce {_4^9Be + _2^4He -> _6^{12}C + _0^1n}}}

を起こし、ここで発生する粒子 n をパラフィンなどで受け、原子核と衝突させることでさらに陽子を飛び出させ、この荷電粒子である陽子を検出するというものであった[4]。チャドウィックは上記の核反応で発生する粒子（当時はまだベリリウム線と呼ばれていた）n が、陽子とほとんど同じ質量で中性（電荷を持たない）の新しい粒子からなる粒子線であることを確認し、これを中性子 (neutron) と名付けた[5]。発見に関する詳しい歴史については「#歴史」を参照

中性子は、電荷を持っていないことから[注 3]、他の電荷をもつ陽子などに比べて、入射した物質の原子核と容易に直接反応することができる。電磁気力の影響を受けない中性子線は透過性が高く、原子核の核変換に使う粒子として重要である[注 4]。
特徴

自由な中性子、及び中性子数過剰の原子核中の中性子は不安定でありベータ崩壊を起こす[注 5]。自由な中性子は平均寿命 886.7±1.9 秒（約15分）[3]、半減期約10.3分[6]で陽子と電子及び反電子ニュートリノに崩壊し、それを反応式で表すと n ⟶ p + e − + ν ¯ e + 0.78 M e V {\displaystyle {\ce {n->p{}+e^{-}{}+{\bar {\nu }}_{e}}}+0.78\,\mathrm {MeV} }

となる[注 6]。中性子はバリオンの一種であり、ヴァレンス・クォーク模型の見方をとれば、2個のダウンクォークと1個のアップクォークという3個のクォークによって構成されている[7]。中性子は全体として電荷を持たないが、内部では正負の電荷が分布しており、その広がりは約 10−16 m である[7]。

電荷を持たない中性子と原子との相互作用は、非常に短距離でのみ働く核力によるものがほぼ全てである[注 7]。また、核力の到達範囲はせいぜいπ中間子の換算コンプトン波長 .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output .sfrac.tion,.mw-parser-output .sfrac .tion{display:inline-block;vertical-align:-0.5em;font-size:85%;text-align:center}.mw-parser-output .sfrac .num,.mw-parser-output .sfrac .den{display:block;line-height:1em;margin:0 0.1em}.mw-parser-output .sfrac .den{border-top:1px solid}.mw-parser-output .sr-only{border:0;clip:rect(0,0,0,0);height:1px;margin:-1px;overflow:hidden;padding:0;position:absolute;width:1px}h/2πmπc である約 1.4×10?15 m[8] - 2.0×10?15 m[6] 程度、即ち中性子の電荷分布の広がりである 0.1 fm[7] 程度しかない。従って、物質中を移動する自由な中性子は、原子核と「正面」衝突するまで直進する。原子核の断面積は非常に小さいため衝突は稀にしか起こらず、中性子は衝突までに長い行程を飛ぶことになる。生成した中性子が他の原子核と衝突するまで移動する距離を平均自由行程（英: mean freepath）という指標で表す[注 8]。

弾性衝突を起こすような場合、運動量保存則に従い、ビリヤードのボールが互いに衝突するように振る舞う。もし衝突された核が重い場合は核の加速は比較的少ない。中性子とほぼ等しい質量をもつ陽子（水素原子）と衝突した場合、陽子は元々の中性子が持っていた運動量のほとんどを受け取りはじき出される。一方、中性子はほとんどの運動量を失うが、この衝突の結果生じる二次的に放射された粒子が電荷を持っている場合、電離作用があるため、検知することが可能である。

電気的に中性であるため、観測だけでなく中性子を制御するのも難しい。荷電粒子に対しては電磁場によって加速、減速、軌道修正などの操作や制御が可能であるが、中性子にはそれが使えない。自由中性子を制御し、減速、進路の変更、吸収などの結果を得るには進路に原子核を配置するしかない。このことは平均自由行程と併せて原子炉や核兵器を設計する際、非常に重要である。
諸定数

中性子の質量などは、物理定数の1種としてCODATAより4年に1度のペースでNISTのWebページを介して公開されている[9]。
質量
中性子の質量 mn は m n = 1.674   927   471 ( 21 ) × 10 − 27 kg = 939.565   4133 ( 58 ) MeV / c 2 {\displaystyle {\begin{aligned}m_{\text{n}}&=1.674\ 927\ 471(21)\times 10^{-27}\,{\mbox{kg}}\\&=939.565\ 4133(58)\,{\mbox{MeV}}/c^{2}\end{aligned}}} であり[1][2]、統一原子質量単位で表すと 1.00866491588(49) u となる[10]。