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中子なかご

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中子なかご
中子なかごてき夸克结构
组成1个上夸克、2个下夸克
けい米子よなご
基本きほん相互そうご作用さよう重力じゅうりょく電磁でんじりょくじゃくかくりょくつよかくりょく
符号ふごうn
はん粒子りゅうしはん中子なかご
おうない斯特·卢瑟ぶく[1][2] (1920)
发现詹姆斯·查德かつ[3] (1932)
质量1.674927471(21)×10−27 kg[4]
939.5654133(58) MeV/c2[4]
1.00866491588(49) u[4]
平均へいきん寿命じゅみょう881.5(15) s (自由じゆう中子なかご)
電荷でんか0 C
电偶极矩<2.9×10−26 e·cm
電極でんきょく1.16(15)×10−3 fm3
磁矩−0.96623650(23)×10−26 J·T−1[4]
−1.04187563(25)×10−3 μみゅーB[4]
−1.91304273(45) μみゅーN[4]
磁极3.7(20)×10−4 fm3
½
同位どうい12
宇称+1
简明对称せいI(JP) = 12(12+)
CASごう12586-31-1

中子なかご英語えいごNeutronいち电中せいてき粒子りゅうし具有ぐゆうりゃくだい质子てき质量。中子なかごぞく重子しげこ类,ゆかり两个しも夸克いちうえ夸克よう于在它们さんしゃ作用さようてき胶子共同きょうどう构成。夸克てきせい質量しつりょうただ貢獻こうけん大約たいやく1%中子なかご質量しつりょう剩餘じょうよてき中子なかご質量しつりょう主要しゅようげん於夸かつてきどうのうあずか綑綁夸克てきにかわじょうえいgluon fieldてきのうりょう。绝大多数たすうてき原子核げんしかくみやこゆかり中子なかご质子组成(仅有氢-1例外れいがい,它仅よし一个质子构成)。ざい原子核げんしかくがい自由じゆう中子なかごせい质不稳定,平均へいきん壽命じゅみょうやく877.75 びょう[5]中子なかごおとろえ变时释放いち电子いちはんちゅうほろ而成为质βべーたおとろえ)。どう样的おとろえ变过ほどざい一些原子核中也存在。原子核げんしかくちゅうてき中子なかご质子以通过吸收きゅうしゅう释放πぱいかい互相转换。中子なかごゆかり剑桥大学だいがく卡文すすむ许实验室いくわ英国えいこく物理ぶつりがく詹姆斯·查德かつ于1932ねん发现てき

以往いおう曾經はた中子なかごれつため基本きほん粒子りゅうしてき一員いちいんただし現今げんこんざい標準ひょうじゅん模型もけい理論りろんしたいんため中子なかごよし夸克組成そせい所以ゆえん它是ふくあい粒子りゅうし

中子なかご其它常見つねみてきつぎ原子げんし粒子りゅうし最大さいだいてき分別ふんべつざい中子なかごいん其下夸克和上わじょう夸克電荷でんか互相抵消,いん中子なかご帶電たいでん中性ちゅうせい。另它穿とおるせいきょう無法むほう直接ちょくせつ進行しんこう觀察かんさつ,也令它在かく轉變てんぺんちゅうなりため非常ひじょう重要じゅうようてき媒介ばいかいぶつ。這兩こういんもと使とく它在原子げんし粒子りゅうし發展はってん歷史れきしてき較後ざい發現はつげん

雖然组成ぶつ质的原子げんしざい正常せいじょう情況じょうきょうていでん中性ちゅうせいただし原子げんし中子なかごだいじゅうまんばいよしたいまけでんてき電子でんし圍繞いじょうたいせいでんてき原子核げんしかく運行うんこう形成けいせいてき複雜ふくざつ系統けいとう帶電たいでん粒子りゅうし(如質電子でんしあるはなれ電磁波でんじは(如伽瑪射せん都會とかいざい穿ほじとおる物質ぶっしつ消耗しょうもうのうりょう形式けいしきしょうしょ穿ほじとおる物質ぶっしつはなれ帶電たいでん粒子りゅうしかいいん此而慢下らい電磁波でんじは则會ところ穿ほじとおる物質ぶっしつ吸收きゅうしゅう中子なかごてき情況じょうきょう截然せつぜん不同ふどう,它只かいざい與原よはらかく近距離きんきょり接觸せっしょくつよ相互そうご作用さようあるじゃく相互そうご作用さよう影響えいきょう結果けっか一個自由中子在與原子核直接碰撞前不受任何外力影響。よしため原子核げんしかくたいしょう,碰撞機會きかい極少きょくしょういん自由じゆう中子なかごかいざい一段極長的距離保持不變。

自由じゆう中子なかご原子核げんしかくてき碰撞彈性だんせい碰撞,其遵循巨かんりょうしょうたま彈性だんせい碰撞てきどうりょう法則ほうそくとう碰撞てき原子核げんしかく很重原子核げんしかくただかいゆう很小てき速度そくどただしわか碰撞てき對象たいしょうかず中子なかこ質量しつりょうしつのりしつかず中子なかこかい以幾乎相どうてき速度そくど飛出とびで。這類てき碰撞しょうかいいんため製造せいぞうてきはなれ而被偵測いた

中子なかごてきでん中性ちゅうせいゆずる它不僅很なん偵測,也很なんひかえせいでん中性ちゅうせい使わが們無ほう電磁場でんじばらい加速かそく減速げんそくある束縛そくばく中子なかご自由じゆう中子なかご僅對磁場じばゆう很微じゃくてき作用さよういんため中子なかご存在そんざい磁矩)。真正しんせいのう有效ゆうこうひかえせい中子なかごてきただゆうかく作用さようりょくわが們唯一能いちのうひかえせい自由じゆう中子なかご運動うんどうてき方式ほうしきただ放置ほうち原子核げんしかくうずたかざい它們てき運動うんどうみちじょうゆずる中子なかご原子核げんしかく碰撞藉以吸收きゅうしゅう。這種以中子なかご撞擊原子核げんしかくてき反應はんのうざいかく反應はんのうちゅうふんえんじ重要じゅうようかくしょく,也是かく武器ぶきうんさくてき原理げんり自由じゆう中子なかごそくゆかりかくおとろえへんかく反應はんのうあるこうのう反應はんのうとう中子なかごげんさんせい

物理ぶつりがく中有ちゅうう专门てき中子なかごがく中子なかご物理ぶつりがく

中子なかごてき發現はつげん[编辑]

1920ねんおうない斯特·卢瑟ぶくくびさき提出ていしゅつりょう中子なかご存在そんざいてき可能かのうせい[2]卢瑟ぶく假設かせつ一種いっしゅ原子げんしてき原子げんしりょうどう原子げんしじょすうてき差別さべつ以用原子核げんしかくちゅう存在そんざいいちしゅでん中性ちゅうせい粒子りゅうしらい解釋かいしゃくみとめため,這種でん中性ちゅうせいてき粒子りゅうしよし一個電子環繞一個質子構成。[6]

1920年代ねんだい當時とうじ物理ぶつりがくもの公認こうにんてき原子核げんしかく模型もけい原子核げんしかくゆかりしつ構成こうせい[7][8]ただし當時とうじやめけい知道ともみち一種原子的原子核只帶有大概其原子げんしりょう一半いっぱんてきせい電荷でんかたい這個現象げんしょうてき解釋かいしゃく原子核げんしかく中有ちゅうういち些電中和ちゅうかりょうしつてき電荷でんか。以氮-14かくためれい當時とうじみとめため原子核げんしかくよし14しつ7かくがい電子でんし構成こうせいよし此,它應該帶7せい電荷でんか同時どうじ質量しつりょうすうため14。

ずい興起こうきてき量子力學りょうしりきがく指出さしでにんなんのうりょう也無ほう電子でんし這樣けいてき粒子りゅうし束縛そくばくざいぞう原子核げんしかく這樣しょうてき區域くいきちゅう。1930ねんまえれんてき維克たく·やすともえすわえつとむかずすすむべいとくうら·かわらねん發現はつげん原子核げんしかく不可能ふかのうただゆかりしつ電子でんし組成そせいゆうぼうしゅ中性ちゅうせいてき粒子りゅうし存在そんざい原子核げんしかくちゅう[9][10]

1931ねんとくこく物理ぶつり學者がくしゃかわら尔特·はくとくかず赫伯とく·かいかつなんじ發現はつげんようまとだかのうαあるふぁ粒子りゅうしとどろきげきある這些較輕てき元素げんそかいさんせい一種貫穿力極強的輻射。開始かいし們認ため這種輻射ふくしゃとぎしゃせんただし未知みち輻射ふくしゃにんなにやめとぎしゃせんつらぬけ穿ほじちからきょう,而且實驗じっけん結果けっか很難ようとぎしゃせんらい解釋かいしゃく[11][12]1932ねんかみなり娜·约里おく-きょさとどるかみなりとくさとかつ·约里おく-きょさとざいともえはじむ發現はつげん,如果よう這種未知みち輻射ふくしゃ照射しょうしゃいしかず其他とみてき化合かごうぶつ,就會釋えしゃく放出ほうしゅつだかのうしつ[13]雖然這個結果けっか同高どうこうのうとぎしゃせん一致いっちただし細緻さいちてきすうよりどころ分析ぶんせき表明ひょうめい未知みち輻射ふくしゃとぎしゃせんてき假説かせつ越來ごえくえつ牽強けんきょう

1932ねん英國えいこく物理ぶつりがく詹姆斯·查德かつざいけんきょう大學だいがく進行しんこうりょういち系列けいれつてき實驗じっけん,以αあるふぁ粒子りゅうし轰击硼-10原子核げんしかくいた氮-13原子核げんしかく一种新射线,證明しょうめいとぎしゃせん假說かせつ站不じゅう腳。[14]提出ていしゅつ這種しん輻射ふくしゃいちしゅ質量しつりょう近似きんじ於質的中てきちゅうせい粒子りゅうしなみ設計せっけいりょう實驗じっけんしょうじつりょうてき理論りろん[15]這種中性ちゅうせい粒子りゅうししょうさく中子なかご[16]

原子核げんしかくてき中子なかご-しつ模型もけい[编辑]

ざい查德かつ發現はつげん中子なかご以前いぜん流行りゅうこうてき原子核げんしかく模型もけいためしつ-電子でんし模型もけい[7][8]ただし這個模型もけい存在そんざい很多てき問題もんだい如,ざい氮氣(N2てき分子ぶんしこうなか偶數ぐうすううたてどうのうきゅうてきえつよう奇數きすううたてどうのうきゅうてき強烈きょうれつ,這説明せつめい偶數ぐうすうのうきゅううえてきしゅうきょすう奇數きすうのうきゅうてきだい根據こんきょ量子力學りょうしりきがくあわあいよう原理げんり,這意あじちょN-14かくてきこれやくろうかつ常數じょうすうħ(ひろしろうかつ常數じょうすうじょ以2πぱいてき整數せいすうばい[17][18]這個結果けっか同質どうしつ-電子でんし模型もけいしょうもとしつ電子でんしてき旋皆ため12ħ。如果いち氮核よし14しつどう7電子でんし組成そせい無論むろん怎樣組合くみあい也無ほういた其自旋是ħてき整數せいすうばい中子なかご-しつ模型もけいのう夠很好地こうち解決かいけつ這個問題もんだいしたがえβべーたおとろえへんなかまいとく結論けつろんせつ中子なかごてき旋也必須ひっす±12ħ,いやのり該反おうてきかくどうりょう就不守恆もりつね。如果N-14かくよしさん中子なかご-しつたいじょう一對自旋方向相同但不配對的中子和質子構成,其自旋恰恰為1ħ。這一理論很快被用到其它核素上。 另外,原子はらこひかりちゅう通常つうじょうかいゆうよし原子核げんしかく引起てきちょう精細せいさい結構けっこう。這一結構不受電子的自旋影響。這也しつ-電子でんし模型もけいしょう矛盾むじゅん[7]いんため如果原子核げんしかく中有ちゅうう電子でんしてきばなし電子でんしてき反轉はんてんぜい必會しるべ致超精細せいさい結構けっこうてき變化へんか最終さいしゅうじん們意識到,じょしつがい原子核げんしかくちゅう存在そんざい電子でんし,而存在そんざいいちしゅ中性ちゅうせいてき粒子りゅうし就是中子なかごひと們很かい接受せつじゅりょう原子核げんしかくよし质子かず中子なかこ組成そせいてき

性質せいしつ[编辑]

穩定せいβべーたおとろえへん[编辑]

中子なかごβべーたおとろえへんてき曼圖經由けいゆいちW玻色中子なかごおとろえへんためいちしつ同時どうじ釋放しゃくほう一個電子和一個反電子中微子。

中子なかごよしさん夸克構成こうせい根據こんきょしめぎじゅん模型もけいためりょう保持ほじ重子しげこすう守恆もりつね中子なかごただ一可能的衰變途徑是其中一個夸克通過つうかじゃく相互そうご作用さよう改變かいへんあじ組成そせい中子なかごてきさん夸克ちゅう兩個りゃんこしも夸克電荷でんか13e),另外いちうえ夸克電荷でんか+23e)。一個下夸克可以衰變成一個較輕的上夸克,并釋放出ほうしゅついちW玻色。這樣中子なかご以衰變成へんせいしつ同時どうじ釋放しゃくほういち電子でんしいちはん電子でんしちゅうほろ

自由じゆう中子なかごてきおとろえへん[编辑]

自由じゆう中子なかご不穩ふおんじょう,其平均へいきん壽命じゅみょうため881.5±1.5 びょう大概たいがい14ふんかね42びょう)。よりどころ此估けいはんおとろえため611.0±1.0 びょう大概たいがい10ふんかね11びょう)。[19]中子なかごてきおとろえへん可用かよう以下いかかたほど描述:[20]


n0

p+
+
e
+
νにゅー
e

根據こんきょちゅうほろしつ電子でんしてき質量しつりょう,此反おうてきおとろえへんのうため0.782343 ひゃくまん電子でんしふくとく。如果此反おうちゅうちゅうほろてきどうのうゆるがせりゃくけいてきばなしやめはか電子でんしてき最大さいだいのうりょうため0.782±.013ひゃくまん電子でんしふくとく[21]這一實驗じっけん結果けっか誤差ごさたいだい無法むほうよう於估けいちゅうほろてき靜止せいし質量しつりょう

ゆう千分之一的自由中子會在生成質子、電子でんしちゅうほろてき同時どうじしゃく放出ほうしゅつγがんま


n0

p+
+
e
+
νにゅー
e
+
γがんま

這種γがんま綫是轫致辐射てき結果けっかとう反應はんのうちゅう釋放しゃくほうてき電子でんしざいしつさんせいてき電磁場でんじばちゅう運動うんどう高速こうそく運動うんどうてき電子でんし驟然減速げんそく發出はっしゅつてき輻射ふくしゃゆう原子核げんしかくちゅう束縛そくばくたい的中てきちゅうおとろえへん,也會さんせいγがんま綫。

ゆう極少きょくしょう量的りょうてき自由じゆう中子なかご大概たいがいひゃくまんふんよんかい發生はっせい所謂いわゆるてきそうからだおとろえへんざい此反おうちゅう電子でんしざいさんせいきさきのう獲得かくとくあし夠的のうりょうだつはなれしつ(估計ため13.6電子でんしふくとく),於是しつ生成せいせいいち中性ちゅうせいてき原子げんし反應はんのうてきしょ有能ゆうのうりょうみな轉化てんかためはん電子でんしちゅうほろてきどうのう

束縛そくばくたい中子なかごてきおとろえへん[编辑]

不穩ふおんてい原子核げんしかくうらてき中子なかご以像自由じゆう中子なかごいちようおとろえへんただし中子なかごおとろえへんてきぎゃく過程かてい也可以發生はっせいそくぎゃくβべーたおとろえへんしつ轉變てんぺんためいち中子なかご同時どうじ放出ほうしゅついちせい電子でんしいち電子でんしちゅうほろ


p+

n0
+
e+
+
νにゅー
e

しつかえ通過つうか電子でんし俘獲てん變成へんせいいち中子なかご同時どうじ放出ほうしゅついち電子でんしちゅうほろ


p+
+
e

n0
+
νにゅー
e

理論りろんじょうかくない中子なかご俘獲せい電子でんし生成せいせいしつ也是ゆう可能かのうてきただし兩個りゃんこいんもとたい此過ほど不利ふり一方いっぽうめん原子核げんしかくたいせい電荷でんかいん此同せい電子でんし同性どうせいしょう斥。另一方面正電子和電子相遇會發生湮滅いんめつよし此正電子でんし俘獲事件じけんてきいくりつ很小。

いん原子核げんしかくないてき中子なかご受到其他いん素的すてき制約せいやく,穩定せい自由じゆう中子なかご不盡ふじんしょうどう如,如果かくない一個中子衰變成質子,かくないせい電荷でんかてき斥力せきりょく就會增大ぞうだい。這個斥力せきりょくてきいきおいのう變成へんせい中子なかごおとろえへんてきいちいきおいるい。如果中子なかご不能ふのう突破とっぱ這個ぜいるい,它就無法むほうおとろえへん。這也解釋かいしゃくざい自由じゆう狀態じょうたい穩定てきしつゆうかいざい束縛そくばくたいちゅう轉變てんぺんため中子なかご

でん偶極のり[编辑]

しめぎじゅん模型もけい預言よげん中子なかご具有ぐゆう微小びしょうただしれいてきでん偶極のりただし測量そくりょう其數值所需的精度せいどとおとお超過ちょうか目前もくぜんてき實驗じっけん條件じょうけん[22]しめぎじゅん模型もけい不可能ふかのうたい物理ぶつり現實げんじつてき最終さいしゅうさいかんせいてき描述。超越ちょうえつしるべじゅん模型もけいてきしん理論りろんいたてきすう值一般要比標准模型的大得多。目前もくぜんいたりしょうゆう四組實驗力圖測量中子的電偶極矩:

  • ·しゃわか研究所けんきゅうじょ(Paul Scherrer Institute)てき中子なかごでん偶極のり實驗じっけん(nEDM),ざいけん[24]
  • ろうやく-ろう萬研究所的中子電偶極矩實驗(nEDM),ざいけん[26]

磁矩[编辑]

雖然中子なかごでん中性ちゅうせい粒子りゅうしただし中子なかご具有ぐゆう微小びしょうただしれいてき磁矩

はん中子なかご[编辑]

はん中子なかご中子なかごてきはん粒子りゅうし由布ゆう魯斯·こうかつ(Bruce Cork)於1956ねん發現はつげんはんしつてき發現はつげんばんいちねん時間じかんCPT對稱たいしょう理論りろんたい粒子りゅうしはん粒子りゅうしてき性質せいしつゆう嚴格げんかくてききりせいいん觀測かんそく中子なかご-はん中子なかご以對CPT對稱たいしょう進行しんこう縝密てきけんけん中子なかごはん中子なかご質量しつりょう差異さいやくため(9±6)×10−5,僅為2σしぐま不足ふそく證明しょうめいCPT對稱たいしょうやぶかけ[19]

中子なかご結構けっこう電荷でんかてき幾何きかぶん[编辑]

いちへん2007ねん發表はっぴょうてき文章ぶんしょう進行しんこうりょう依賴いらい于模がたてき分析ぶんせききさき作出さくしゅつ結論けつろん中子なかごてきそとからたい電荷でんか中間なかまそうたいせい電荷でんか,而中心ちゅうしんたいゆう電荷でんか[27]簡單かんたんてきせつ中子なかごてきでんまけせいがいから同質どうしつ相互そうご吸引きゅういんただしざい原子核げんしかくちゅうしつ中子なかごあいださい主要しゅようてき作用さようりょくためかくりょく。這種りょく粒子りゅうしたい電荷でんか無關むせき

中子なかごふくあいぶつ[编辑]

そう中子なかご穩定たいよん中子なかご穩定かく[编辑]

ほうこく國家こっか科學かがく研究けんきゅう中心ちゅうしんかく物理ぶつり實驗じっけんしつてきどるろう西にし斯科-べいだか·斯(Francisco-Miguel Marqués)おびりょうてき研究けんきゅうだんたいざい觀察かんさつ鈹-14かくてききれへん提出ていしゅつりょうよん中子なかご穩定かくえいTetraneutronてき假説かせつ[28]這一假説かせつみとめため,四個中子能形成一個穩定的原子核。現有げんゆう理論りろんみとめため這種組合くみあい不穩ふおんじょう後來こうらいてき實驗じっけん工作こうさくのうじゅうふく斯等人的じんてき發現はつげん。2016ねん2がつ日本にっぽん東京大學とうきょうだいがく物理ぶつり學者がくしゃ下浦しもうらとおる(Susumu SHIMOURA)とう發表はっぴょう論文ろんぶんたたえ們首ざい實驗じっけんちゅう觀測かんそくいたりょうよん中子なかご穩定かくてき存在そんざい[29] 名物めいぶつ理學りがくしゃ表示ひょうじ,如果這一工作得到證實,はたかく物理ぶつりがくてき重大じゅうだい發現はつげんなみふかわが們對かくりょくてき理解りかい[30][31]

此外,かえ有人ゆうじんみとめため兩個りゃんこ中子なかご也能形成けいせいいち穩定てきたい。斯皮ゆうとう人稱にんしょうざい鈹-16てきおとろえへんちゅうくび觀測かんそくいたりょうそう中子なかご穩定たい[32]

0ごう元素げんそかず中子なかこほし[编辑]

ざいきょくだか溫度おんど壓力あつりょく如在だい質量しつりょう恆星こうせいてき坍縮過程かていちゅう原子核げんしかくちゅうてきしつ以和かくがい電子でんし反應はんのう轉變てんぺんため中子なかご最後さいごてき結果けっか就是生成せいせい完全かんぜんよし中子なかご構成こうせいてき中子なかごぼしよし於這しゅほしたいてききょだい引力いんりょく有人ゆうじん提出ていしゅつ其中てき中子なかごかい壓迫あっぱく變形へんけいなりためいちしゅ立方りっぽうみつ堆積たいせきてき結構けっこう,以獲得かくとくさらだかてき堆積たいせき密度みつど[33]

中子なかごてきけんはか[编辑]

けんはか帶電たいでん粒子りゅうしてきさい常見つねみ方式ほうしきひろ找其電離でんりみちあと如説ざいうんしつなかただし這種けんはか方式ほうしき不能ふのう直接ちょくせつよう于中いんため它不たい電荷でんか。如果中子なかご原子げんし發生はっせい彈性だんせい碰撞,かいさんせい觀察かんさついたてき電離でんりみちあとただし這個實驗じっけん做起らいなみ容易よういよし此更常用じょうようてき中子なかごけんはか間接かんせつ方式ほうしき中子なかご俘獲彈性だんせい[34]

中子なかご俘獲[编辑]

ぼうかくもとゆう很高てき中子なかご反應はんのう截面。它們ざい俘獲中子なかごこれ會釋えしゃく放出ほうしゅつ容易よういけんはかてき輻射ふくしゃαあるふぁ粒子りゅうし常用じょうよう於此目的もくてきてきかくもと包括ほうかつ3
He
, 6
Li
, 10
B
, 233
U
, 235
U
, 237
Np
239
Pu
ただし中子なかご反應はんのう截面一般同中子的能量有關。通常つうじょうだかのう中子なかごかい中子なかごてき反應はんのう截面ようてい低能ていのう中子なかご熱中ねっちゅう)。ためりょう增加ぞうか反應はんのう截面,ざいけんはかこうのう中子なかごぜん需要じゅよう使中子なかご減速げんそくとみ含氫てき化合かごうぶつ聚乙烯以用さく中子なかご減速げんそくざいただし經過けいか減速げんそくこれ中子なかごてきのうりょう到達とうたつ時間じかん以及入射にゅうしゃかくみなやめ不可ふか測量そくりょう[34]

彈性だんせい[编辑]

中子なかご以和原子核げんしかく發生はっせい彈性だんせい碰撞使つかい原子核げんしかくざい相反あいはんかた向上こうじょう發生はっせい運動うんどう中子なかご原子核げんしかく發生はっせい碰撞,較輕てき原子核げんしかくのう獲得かくとくさらだいてきどうのうよう彈性だんせいらいけんはか中子なかごてきたたえためかい中子なかごけんはかうつわ。受到せい碰的原子核げんしかく電離でんりある撞擊其它物質ぶっしつさんせいてき電荷でんか閃爍光子こうし以很容易ようい偵測いたかい中子なかごけんはかうつわさい主要しゅようてき問題もんだい如何いか區別くべつ入射にゅうしゃ輻射ふくしゃγがんま綫還中子なかごいんため二者可以產生類似的結果。かい中子なかごけんはかうつわ需要じゅよう減速げんそくざいいん此可以測定そくてい中子なかごてきのうりょう到達とうたつ時間じかん以及入射にゅうしゃかく[34]

中子なかごてきさんせいかず中子なかこげん[编辑]

自由じゆう中子なかごいんためはんおとろえ比較ひかくたん(10ふんかね11びょう),いん此只のう現制げんせい現用げんようぼう放射ほうしゃせいおとろえへん自發じはつきれへん中子なかご發射はっしゃ)以及いち反應はんのううずたか以用于產せい中子なかごぼう些核反應はんのう如用自然しぜんさんせいてきαあるふぁ粒子りゅうしとどろきげきいち些核もと主要しゅようけい元素げんそ如鈹氘)引發てきかくきれへんまたさんせい中子なかご。一些高能量核反應,如高のう宇宙うちゅうしゃ爆發ばくはつ粒子りゅうし加速器かそくきちゅうようだかのう粒子りゅうしとどろきげき靶子使其原そのはらかく發生はっせい分裂ぶんれつ,也能さんせい中子なかごりゅう。一些小型加速器經過優化后專門用於產生中子,しょうさく中子なかご發生はっせい

ざい實驗じっけんしつちゅうさい常用じょうようてき中子なかごげんぼう些衰へん釋放しゃくほう中子なかごてきかくもと-252(はんおとろえため2.65ねんてき自發じはつきれへん,100原子げんし中有ちゅうう3原子核げんしかくきれへんかい釋放しゃくほう中子なかご每次まいじきれへんかい平均へいきんさんせい3.7中子なかごようαあるふぁ粒子りゅうしとどろきげき鈹靶也可製造せいぞう中子なかご。一個較爲流行的系統由銻-124和金わきんぞく構成こうせいはた金屬きんぞく銻置於反おううずたかなか中子なかごかつ,銻-123(天然てんねん丰度ため42.8%)便びんかい轉化てんかため銻-124,はんおとろえため60.9てん。其優てん便びん於儲そん運輸うんゆ[35]

くらいほうこくかく勒诺ぬのてきろうやく-ろう萬研究所是世界上最重要的中子研究機構之一。

こうのう宇宙うちゅうしゃ綫轟げき大氣たいきそうてき上層じょうそうとま地產ちさんせい中子なかご以在地面じめんじょう探測たんそくいたざい火星かせい表面ひょうめん大氣たいき濃厚のうこういた一定いってい程度ていどてき地方ちほうゆかり宇宙うちゅうしゃ綫產せいてき中子なかごさら。這些中子なかごただしざい火星かせい表面ひょうめん直接ちょくせつ造成ぞうせいうえ而下てき輻射ふくしゃ危害きがいかえのう夠經地表ちひょう反射はんしゃきさき形成けいせいした而上てき輻射ふくしゃ。這是火星かせいひとこうてんけい不能ふのう考慮こうりょてきいち問題もんだい[36]

ざいかく聚變反應はんのううずたかなか自由じゆう中子なかご反應はんのうてきふく產品さんぴんただし卻攜たいりょう巨大きょだいてきどうのう。如果這些どうのう轉化てんかため人類じんるい可用かようてきのうげんいち重大じゅうだいてき挑戰ちょうせん。這些自由じゆう中子なかごかえかい製造せいぞう大量たいりょうてき中子なかごげきかつ產物さんぶつ最後さいご必須ひっすとうさくかくはいりょう處理しょり[37]

中子なかごたばかず中子なかこたばてき調製ちょうせい[编辑]

自由じゆう中子なかごたば通過つうか中子なかごみなもとさんせい研究けんきゅうしゃ們可以去特殊とくしゅ研究けんきゅう機構きこう使用しよう研究けんきゅう反應はんのううずたかあるきれ中子なかごげん如美こくとちじゅみね國家こっか實驗じっけんしつ就擁ゆう公衆こうしゅう申請しんせい使用しようてききれ中子なかごげん[25]

いんため其電中性ちゅうせい中子なかご很難加速かそく減速げんそく、聚焦あるへんてんたい帶電たいでん粒子りゅうし以用電場でんじょう磁場じば實現じつげん上述じょうじゅつ操作そうさただし這些手段しゅだんたい中子なかご影響えいきょうだいただしよしため中子なかごようゆう微小びしょうただしれいてき磁矩,ひとし磁場じば以起いたいち些控制作せいさくよう中子なかごかえ通過つうか減速げんそく反射はんしゃ速度そくど選擇せんたくらいらいひかえせい。如同光子こうしてきほうひしげだいこうおう熱中ねっちゅう通過つうか磁性じせい材料ざいりょうこう以被へん通過つうか使用しよう磁鏡磁性じせい干涉かんしょう濾鏡以製なりきょくだかへんたび(degree of polarization,中子なかごてきへん部分ぶぶんしょ佔有てき百分比ひゃくぶんひ)、波長はちょうため6-7 Åてきひや中子なかごたば[38]

中子なかごてき用途ようと[编辑]

中子なかござい很多かく反應はんのうちゅうふんえんじ重要じゅうようかくしょく如,許多きょたかくもと以俘中子なかご生成せいせいかつ產物さんぶつたい反應はんのううずたかかく武器ぶきてき設計せっけいらいせつたい中子なかごてき了解りょうかいごく為重ためしげかなめ鈾-235鈈-239てききれへん也是よし中子なかご引發てきざいたい凝聚ぎょうしゅうたい物質ぶっしつてき分析ぶんせきちゅう中子なかごXせんてき反應はんのう截面たい磁場じばてき敏感びんかん程度ていどつらぬけ穿ほじ能力のうりょく相互そうご補充ほじゅう

利用りよう中空なかぞら玻璃はり纖維せんいてきぜん反射はんしゃあるもの表面ひょうめんたいゆう凹陷てき鋁板てき反射はんしゃ以制なり中子なかごとおるきょう。這種とおるきょうゆう可能かのう以用於中子なかご顯微鏡けんびきょうかず中子なかこϒしゃせん斷層だんそう掃描あきらしょう[39][40][41]

中子なかごてき另一個主要用途是照射材料使之產生ϒしゃせん。這是中子なかごかつ分析ぶんせきてき理論りろん基礎きそ中子なかごかつ分析ぶんせき一種高靈敏度的痕量分析方法。如果ようだかどおりりょう中子なかごりゅう(如核反應はんのううずたかなかつうりょうやくため1011~1014n.cm-2.sec-1やくけんはかいたり0.1 ppbてき濃度のうど加速器かそくき所生しょせいてきていつうりょうかい中子なかご也可けんはかやく1 ppm濃度のうど[42]實際じっさい應用おうようちゅうけんはかれいさとたびおうずい實驗じっけんてき條件じょうけん以及はかかくもと而有しょ不同ふどう中子なかごかつ分析ぶんせきかえ很少需要じゅようある需要じゅようさまひんせい備環ぶしたい複雜ふくざつ物質ぶっしつてき分析ぶんせき得心とくしん應手おうしゅ最後さいご中子なかごかつ分析ぶんせきいちしゅそん分析ぶんせきほう以做表面ひょうめんほろ分析ぶんせきいん此可以用らい分析ぶんせきただし藝術げいじゅつひん以及ほう鑑定かんてい。這種分析ぶんせき方法ほうほう1936ねんゆかりたかしとくうみ韋西(George Hevesy)和希かずきなんじとく維(Hilde Levi)しゅそう[43]瞬發しゅんぱつ中子なかごかつ分析ぶんせき具有ぐゆう快速かいそくはら需要じゅようさまとうとくてん以用於打地下ちかいわしんかず工業こうぎょう傳送でんそうたいじょう物品ぶっぴんてきはら分析ぶんせきなみ且是かんはかばく炸物, ゆう其是非金屬ひきんぞくるいばく炸物てき有效ゆうこう手段しゅだんいち

中子なかごかえ以用らいけんはかけいかくてき存在そんざい如水にょすいぶん子中こなかてき氫核。かい中子なかごけいかく碰撞かい損失そんしつだい部分ぶぶんのうりょう通過つうか測量そくりょう氫核減速げんそくてき中子なかご測定そくてい土壤どじょうなかてき含水りょう

中子なかごてき防護ぼうご:慢化あずかへい[编辑]

自由じゆう中子なかご以給生物せいぶつたい造成ぞうせい重大じゅうだいてき傷害しょうがい中子なかごただしのう夠對生物せいぶつ大分おおいたDNA造成ぞうせい直接的ちょくせつてき損傷そんしょうかえのう夠引はつ次生つぎお輻射ふくしゃしつかずϒしゃせんとうよし此,輻射ふくしゃ防護ぼうごてき基本きほん原則げんそく適用てきよう中子なかごてき防護ぼうごおうつきりょう避免暴露ばくろつきりょうとおはなれ中子なかごげんちぢみたん曝光時間じかんたいαあるふぁせんβべーたせんγがんませんじゅう元素げんそせいなりてき材料ざいりょう通常つうじょう以屏蔽,さい常用じょうようてきなまりいたただし,這對於中子なかごなみ奏效そうこうよしため元素げんそたい中子なかごてき吸收きゅうしゅう能力のうりょくどう原子げんしじょすうなみぼつゆう直接ちょくせつ關係かんけい

中子なかごぼう护过ほど需要じゅよう注意ちゅうい中子なかご其他ぶつ质的相互そうご作用さよう主要しゅようさん种:

  • 弹性中子なかご其他原子げんし发生りょう弹性碰撞,しついち部分ぶぶん动量よし此,如果碰撞标的质量很大(じゅう原子核げんしかく),么中はたはらそくりつはん弹。如果碰撞标与其质りょう相近すけちか(氢核),中子なかご完全かんぜんとましたらい,动量完全かんぜん传给碰撞标(ざい电磁りょく作用さよう迅速じんそく减速)。弹性材料ざいりょうとみ含氢ある其他てい原子げんしすうかく素的すてきぶつ质,如石蜡、石墨せきぼくこんしこり、铍、聚乙烯等。とみかくてき材料ざいりょう如水にょすいかい影響えいきょういたきれへん反應はんのううずたかうらてき中子なかご吸收きゅうしゅう輕水けいすい正常せいじょうすい分子ぶんしたい中子なかご親和力しんわりょく很高,いん輕水けいすいうずたか必須ひっす使用しよう濃縮のうしゅくてききれへん材料ざいりょう重水じゅうすい代替だいたい水中すいちゅうてき氫核てき產物さんぶつ)对热中子なかごてき吸收きゅうしゅう截面普通ふつうすいてき1/6500,所以ゆえん以用於使用しよう濃縮のうしゅくかく材料ざいりょう天然てんねん铀钍)てき反應はんのううずたか坎杜反應はんのううずたか(Canada Deuterium Uranium)。
  • 弹性中子なかご其他原子核げんしかく吸收きゅうしゅうなり为一个复あいかくたん时间ないまた发出一个较低动能的中子,原子核げんしかく进入げき发态,ずいきさき发射个伽马光とう原子げんしてきだい一激发能越低越容易发生非弹性散射。而重かくてきだいいちげき发能ひく
  • 中子なかご俘获のうりょう较低てき中子なかご原子げんし吸收きゅうしゅうきさき进入げき发态,ずいきさき辐射 とぎ马射线或おもね尔法粒子りゅうし、贝塔粒子りゅうし、质子とう形式けいしきかいいたもと态。镉、硼10てき中子なかご俘获能力のうりょくきょう。铍的热中子なかご俘获截面しょう(对中子なかごてき截面だい),所以ゆえん常用じょうよう这种散しゃぶつ质做かくはん应堆てき结构材料ざいりょう,以减しょう中子なかごてき逃逸あずか损失。

所以ゆえん中子なかごぼう护的顺序

  • 中子なかごのうりょうだか时,以非弹性为主,应该さきようじゅう元素げんそ快速かいそく消耗しょうもうかい中子なかごてきのうりょう;对于几MeV以上いじょうてき中子なかご可用かよう含重かくある中重なかしげかくてき材料ざいりょうつう过非弹性碰撞使其能りょう迅速じんそくくだひく
  • 中子なかごのうりょう中等ちゅうとう时,以弹せい为主,应该よう元素げんそはた中子なかご慢化为热中子なかごよう含氢材料ざいりょういち使其慢とみ含氫かくてき材料ざいりょう卻可以用らいへい蔽中こんしこりあるもの鑲嵌ゆういしそうてきこんしこり比重ひじゅう元素げんそのう夠更このみてき防護ぼうご中子なかごへい蔽快中子なかごさい有效ゆうこうてき元素げんそ氢,常用じょうよう材料ざいりょう含氢成分せいぶん较多てきみずいし蜡等。
  • 中子なかごのうりょうてい时,以中子なかご俘获为主,よう镉、硼10とう吸收きゅうしゅう中子なかご中子なかごぼう护必しかゆう次生つぎおとぎ马射线辐しゃ利用りようB10あるLi6とう吸收きゅうしゅう截面だいてきぶつ质,使つかい中子なかごのうりょういん原子核げんしかくはん应转换成带电粒子りゅうしてきのうりょう中子なかご则被它们吸收きゅうしゅうへい蔽热中子なかごよう中子なかご吸收きゅうしゅう截面だい、俘获γがんま光子こうしのうりょうていてき材料ざいりょう,如硼、锂及其化合かごうぶつとうぼう些輕かくもと鋰-6吸收きゅうしゅうねつ中子なかご而不さんせい次生つぎお輻射ふくしゃ

中子なかごてき慢化过程,对于じゅうかく(A>120)、中重なかしげかく(40≤A≤120)——中子なかごどうかく发生弹性碰撞(),迅速じんそくくだ低能ていのうりょう;对于轻核(A<40)——中子なかごどうかく发生弹性碰撞(),减少のうりょう

中子なかごてき溫度おんど[编辑]

こうのう中子なかご[编辑]

こうのう中子なかご加速器かそくきとどろきげき靶子あるこうのう宇宙うちゅうしゃせんとどろきげき大氣たいきそう所產しょさんせいてき次生つぎお粒子りゅうし。其能りょうかい中子なかごだかとく。动能だい于10MeV。ゆうてきだかのう中子なかご以擁有數ゆうすう十焦耳的動能。它們具有ぐゆうごく強的ごうてき電離でんり性能せいのうX綫和しつさらのう造成ぞうせい細胞さいぼうてき損傷そんしょう死亡しぼう[44][45]

かい中子なかご[编辑]

かい中子なかございかくきれへん反應はんのう中產ちゅうさんせいてき自由じゆう中子なかご,其動のう20keV~10MeV (1.6×10−13 こげみみ,1MeV對應たいおうてき速度そくどやくため14000せんめーとる/びょう相當そうとう於光そくてき5%。它們しょうさくかい中子なかご,以區べつ於熱中子なかご宇宙うちゅうしゃせんあるもの加速器かそくき中產ちゅうさんせいてきだかのう中子なかごかく反應はんのう中產ちゅうさんせいてき中子なかご符合ふごうむぎかつ斯韦-玻尔兹曼分布ぶんぷ,其能りょうざい0いた~14ひゃくまん電子でんしふくとくあいだ鈾−235さんせいてき中子なかご平均へいきんのうりょうため2ひゃくまん電子でんしふくとく,且超過ちょうか一半的中子不是快中子。よし此僅僅靠−235きれへんさんせいてき中子なかご無法むほう引發增殖ぞうしょくせい材料ざいりょう鈾−238釷−232てききれへん

輕水けいすいうずたかなかてき嬗變りゅうほど

かい中子なかご通過つうか減速げんそく變成へんせいねつ中子なかございかく反應はんのううずたかなか通常つうじょう使用しよう輕水けいすい重水じゅうすいある石墨せきぼくらい使つかい中子なかご減速げんそく

ちゅうのう中子なかご[编辑]

のうりょうかい於快中子なかごねつ中子なかごあいだてき中子なかごしょうためちゅうのう中子なかご。這種中子なかごてきのうりょうざい100eV~20keVあいだ中子なかご俘獲かくきれへん的中てきちゅう反應はんのう截面ざい這個のうりょう區間くかんゆう共振きょうしんほうちゅうのう中子なかございかい中子なかごうずたかやわねつ中子なかご反應はんのううずたかなかなみ重要じゅうようただしざい減速げんそく不良ふりょうてき熱中ねっちゅう反應はんのううずたかなかちゅうのう中子なかご可能かのう引發鏈式反應はんのう反應はんのうせいてき變化へんか使つかいとく反應はんのうてきひかえせいさら困難こんなん

ぼう些核燃料ねんりょう吸收きゅうしゅう中子なかごなみ一定いっていきれへん−239,這種性質せいしつ以用俘獲/きれへんてき比率ひりつらい描述。よしため俘獲事件じけんただし浪費ろうひりょういち中子なかご,而且通常つうじょうかい生成せいせいねつ中子なかごあるなかのう中子なかご無法むほうきれへんてきかく−233これ例外れいがいたいにんなんのう量的りょうてき中子なかご−233てき俘獲/きれへん很好。

中子なかご[编辑]

动能ざい0-1000eV

こうちょう中子なかご[编辑]

动能ざい1000~100000eV

ちょう中子なかご[编辑]

动能ざい0.025eV~100eV

熱中ねっちゅう[编辑]

熱中ねっちゅう符合ふごうむぎかつ斯韦-玻尔兹曼分布ぶんぷなみ且其さいいくどうのうやくためkT = 0.0253 [[電子でんしふくとく]] (4.0×10−21 [[こげみみ]])てき自由じゆう中子なかご對應たいおう這一どうのうてきはやりつやくため2.2せんめーとる/びょう。這個速度そくど也是對應たいおう於290K(攝氏せっし17むぎかつ斯韦-玻尔兹曼分布ぶんぷてきさいいくそくりつ常溫じょうおん中子なかごあずかかいしつてき原子核げんしかく發生はっせい若干じゃっかん碰撞,如果ぼつゆう俘獲就會たちいた這個そくりつ熱中ねっちゅう通常つうじょうゆうかい中子なかごだいとくてき有效ゆうこう中子なかご俘獲截面,也因此會さら容易たやす原子核げんしかく吸收きゅうしゅう形成けいせいさらじゅうてき通常つうじょう也不穩定てき同位どういもと。這個現像げんぞう也被たたえため中子なかごかつ。一些裂變反應堆借助於減速げんそくざい實現じつげんたいかい中子なかごてき減速げんそく,也稱ため熱中ねっちゅう”。ざいかい中子なかご增殖ぞうしょくうずたかなかかい中子なかご直接ちょくせつ利用りようぼつゆう減速げんそくてき驟。

ひや中子なかご[编辑]

ねつ中子なかごひや卻到ごく低溫ていおんそくいたひや中子なかごえきあるえき。這樣てきひや中子なかごげん一般放置在研究反應堆或散裂中子源的減速劑裡。ひや中子なかごげんたい中子なかご試驗しけん非常ひじょう重要じゅうようひや中子なかごてきのうりょうやく5x10−5電子でんしふくとくいたり 0.025電子でんしふくとくあいだ

かく聚變反應はんのうはやりつどう溫度おんど一起かずききゅうげきじょうますたちいたみね值,しかややややかい落。どう其它ゆう希望きぼうよう發電はつでんてきかく聚變反應はんのうしょう,氘−氚(DT)反應はんのうそくりつざい較低溫度おんど(70 せん電子でんしふくとくやく8おくK)たちいたみね值,而且だか於另外的がいてき反應はんのう

甚冷中子なかご[编辑]

动能ざい0.0001~0.0000001eV

ちょうひや中子なかご[编辑]

ひや中子なかご通過つうかあずか溫度おんどただゆういくKてき物質ぶっしつ固體こたい氘或しゃちょう流體りゅうたいえき發生はっせい彈性だんせいこう以得いたちょうひや中子なかご。其能りょうしょう於3x10−7eV。

かくはん应与中子なかご[编辑]

きれ中子なかご[编辑]

中子なかごのうりょうえつだい,轰击原子核げんしかくてききれ变物质量分布ぶんぷ对称せいえつだい。热中子なかご引发U235あるPu239きれ变,其裂变产ぶつ包括ほうかつ一较轻的原子核与一较重的核,具有ぐゆう对称せいしゃ质量2∶3,轻的分裂ぶんれつぶつ集中しゅうちゅうざい质量すう90~100これ间,较重分裂ぶんれつぶつ集中しゅうちゅうざい质量すう130~140これ间。铀核きれ变1sうち它能产生1000だい中子なかご每次まいじきれ平均へいきん放出ほうしゅつ2.5个中子なかご;1kg纯U235,约经过80だい中子なかご就可全部ぜんぶきれ变完。

1947ねん钱三きょうざいほうこくきょさと研究けんきゅういん发现慢中子なかご轰击铀核也有やゆうさん分裂ぶんれつよん分裂ぶんれつ现象,主要しゅよう分裂ぶんれつ;三分裂与二分裂之比是0.003,四分裂与二分裂之比是0.0003。

かくきれ变产せいてき中子なかごさけべきれ变中ある分裂ぶんれつ中子なかごまた细分为瞬发中子なかご缓发中子なかごのべ中子なかご),かくきれ变产せいてきだい部分ぶぶんてき中子なかござい分裂ぶんれつまどか间(10-12sない放出ほうしゅつ少数しょうすうてき则延迟放出ほうしゅつれい如,U235、U233Pu239きれ变时,まどか中子なかごうらない99.2%,缓发中子なかごうらない0.8%。缓发中子なかご平均へいきんのうりょうざい1Mev以下いか。 统计显示,轰击U235,每次まいじきれ放出ほうしゅつてきまどか中子なかご最多さいたざい2~3个之间,平均へいきん值为2.4个,释放てき中子なかごてきのうりょう平均へいきん为1.95MeV,中子なかごのうりょう谱峰值在0.8MeV附近ふきん,其中缓发中子なかごてきのうりょう平均へいきんざい300keV~500keV。14MeVてき中子なかご引发U235きれ变,放出ほうしゅつてきまどか中子なかご平均へいきんすう为4.4个。

锎252发裂变也のう产生大量たいりょうてき中子なかごいち种很このみてき中子なかごげん,其用途ようと广泛。

聚變中子なかご[编辑]

氘−氚(DT)聚變反應はんのうさんせいのうりょう較高てき中子なかごどうのうため14.1ひゃくまん電子でんしふくとく對應たいおうてき速度そくど相當そうとう光速こうそくてき17%。這些中子なかごかい中子なかごのう量的りょうてききん10ばい。氘−氚反おう也是さい容易ようい點火てんかてき反應はんのういちざいかくかくてきどうのうたちいた14.1ひゃく萬電子伏特的千分之一時,該反おう就幾乎達いたみね值反おうそくりつ

聚變中子なかご有效ゆうこうてき引發不可ふかきれへんてきじゅう元素げんそ錒系元素げんそてききれへんなみ釋放しゃくほうさら的中てきちゅうよし此,有人ゆうじん提議ていぎよう將來しょうらいてきたく卡馬かつ氘−氚聚へん反應はんのううずたか嬗變かくはいりょうちゅうてきちょう元素げんそきれ中子なかごげん使用しよう14.1ひゃく萬電子伏特的中子產生中子。

いんため聚變中子なかご引起きれへん就是きれ,它難以被其它かく吸收きゅうしゅう氫彈かく武器ぶきせい利用りようりょう這一特性とくせいくびさき,聚變反應はんのうさんせいだかのうりょう中子なかごしたいち不可ふかきれへん材料ざいりょう鈾-238ざい這些中子なかごてきとどろきげき發生はっせいきれへん。這很顯然けんぜんたいらいりょう一些核安全和擴散上的問題:如果有人ゆうじん掌握しょうあくりょう聚變反應はんのう們也もと就可以用法制ほうせいづくり原子げんしだんてきかく材料ざいりょうひん反應はんのううずたかきゅうせいづくりねつかく武器ぶき

另外一些聚變反應產生的中子能量較低。如氘−氘(DD)聚變ゆう50%てきいくりつ生成せいせいいち2.45ひゃく萬電子伏特的中子和一個氦-3かくかえゆう50%てきいくりつ生成せいせいかくいちしつ。氘−氦−3(D-3He)聚變生成せいせい中子なかご

中子なかご[编辑]

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