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中性子【ちゅうせいし】

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

中性子
ちゅうせいし
neutron
原子核を構成する中性の粒子。ニュートロンともいう。質量は 939.6MeVで,陽子の質量にほぼ等しく,電子の質量の約 1840倍である。スピン 1/2のフェルミオンで,中性であるにもかかわらず大きい磁気モーメント(-1.913×μN。μN核磁子)をもつ。クォーク構造は udd。1932年ジェームズ・チャドウィックが発見した。ただちにウェルナー・カルル・ハイゼンベルクは中性子と陽子とが原子核の構成要素であると指摘して,従来の核理論の難点を解消し,核構造論の基礎を築いた。ハイゼンベルクは陽子と中性子とは,質量やそれらを結合させる核力がほぼ等しいので,核子という一つの粒子の違った荷電状態であるとみなした。この考え方は素粒子の分類に広く用いられている。中性子は電荷をもたないので核の中へ入りやすく,容易に核反応を起こすので原子核の研究に重要な役割を果たす。中性子はエネルギーによって分類されており,核分裂などの核反応で放出されるエネルギーが数百万eVのものを速い中性子,水素を含む物質中で減速された数千eVのものを遅い中性子,さらに減速されて物質中の熱運動の程度になった約 0.025eVのものを熱中性子という(→中性子の減速)。速い中性子よりも遅い中性子のほうが核反応を起こしやすい。熱中性子線は,その波動性(ド・ブロイ波長〈→ド・ブロイ波〉が 1Å程度)を利用して結晶や分子の構造解析や,中性子の大きい磁気モーメントを利用した磁性の研究など,広く物性研究に用いられる。中性子線はその透過性を利用して,X線やγ線と同様に,物体を透視する非破壊検査に用いられる。自由な中性子は不安定であって平均寿命 15分程度で崩壊し,電子と反電子ニュートリノを放出して陽子に転換する。この過程が原子核内で起こるのが放射性元素β崩壊である。

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デジタル大辞泉

ちゅうせい‐し【中性子】
陽子とともに原子核を構成する素粒子。質量は陽子よりわずかに大で、電荷は零。記号n ニュートロン。

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素粒子事典

中性子

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世界大百科事典 第2版

ちゅうせいし【中性子 neutron】
ニュートロンともいう。強い相互作用をする素粒子(ハドロン)の一種で,電荷0,質量940MeV,スピン1/2のフェルミ粒子異常磁気モーメントをもち,その値は核磁子の-1.9131倍である。ふつうnの記号で表される。陽子とともに原子核の構成要素の一つであって,両者を核子と総称する。1932年にジョリオ・キュリー夫妻は,放射性元素から出るα線ベリリウムにあてるときにでる非常に貫通力の強い放射線が水素原子とたいへん強く相互作用することを見つけ,J.チャドウィックは,この放射線を構成する粒子が電気的に中性で陽子とほとんど同じ質量をもつと考えて,はじめて中性子の存在を明らかにした。

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大辞林 第三版

ちゅうせいし【中性子】
素粒子の一。記号 n  電荷をもたず、スピン 1/2 、質量は陽子の質量より0.1パーセントほど大きく、平均寿命889秒でベータ崩壊する。バリオンに属し、陽子とともに原子核を構成して、核子と呼ばれる。ニュートロン。

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日本大百科全書(ニッポニカ)

中性子
ちゅうせいし
neutron
素粒子の一つでニュートロンともいう。電荷がなく中性の粒子の意味である。現在の素粒子論では、中性子は電荷2/3のuクォーク1個と-1/3のdクォーク2個からできていると考えられている(電荷は陽子のそれを単位とした)。中性子の総電荷はないが、内部では正負の電荷が分布しており、その広がりは約10-14センチメートルである。中性子の質量は1.67491×10-24gで陽子の1.0014倍である。スピン1/2でフェルミ統計に従い磁気モーメント-1.91304e/2mpcをもつ。ここで、eは電荷単位、mpは陽子質量、cは光速、はプランク定数hの2π分の1を表す。単独で存在する中性子はβ(ベータ)崩壊により電子と反中性微子(反ニュートリノ)を放出して約10分間で陽子に変わる。
 ベリリウムにポロニウムから放出されるα(アルファ)線を照射すると、透過性の強い放射線が得られる。キュリー夫妻はこれを強いγ(ガンマ)線であると考えたが、イギリスのチャドウィックはこの放射線と原子核の反応についての研究から、これが電荷をもたずほぼ陽子と同じ質量をもつ新しい粒子と考え、中性子と名づけた(1932)。この発見を知ったハイゼンベルクは、原子核が陽子と中性子からつくられているとする理論を発表(1932)し、今日の原子核構造理論の基礎を築いた。中性子は電気的性質を除けばほぼ陽子と等しく、陽子とともに原子核の構成要素なので、まとめて核子ともよばれる。原子核は原子番号と質量数で決まるが、それらはそれぞれ、陽子の個数と、陽子と中性子の個数の和のことである。
 超高密度の物質中では電子の圧力が非常に大きくなり、β崩壊の逆過程により電子と陽子が反応し、中性微子を放出して中性子に変わったほうが安定となる。ある種の星では進化の過程でこの現象が生ずると考えられている。この中性子のみからできた星を中性子星とよぶ。パルサーがこれであると考えられている。
 中性子は電荷をもたないので物質中の透過性がよく、中性子線は結晶構造の研究に使われる。X線散乱は電子によって生ずるのに対し、中性子線の散乱は原子核や磁場によって生ずるので、X線回折と違った情報が得られるため重要である。中性子線(中性子の流れ)はベリリウムにα線を照射しても得られるが、加速器でつくられた陽子流や重陽子流をそれぞれリチウムや重水に照射してもつくれる。また原子炉からも強い中性子線が得られる。中性子爆弾は、熱核融合爆弾(水爆)の一種で、爆発力を抑え中性子の発生を強化したものであり、建物の破壊と残留放射能を抑え、おもに人の殺傷を目的としている。[益川敏英]

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