中子（n）和質(zhì)子（p）同為原子核的兩個(gè)組成粒子（統(tǒng)稱為核子），分別由不同的三個(gè)夸克構(gòu)成。其區(qū)別是，質(zhì)子帶一個(gè)單位的正電荷，而中子不帶電。在原子核內(nèi)，通過β衰變（包括β-衰變、β+衰變和軌道電子俘獲），質(zhì)子和中子可互相轉(zhuǎn)換：p-->n+β++ν(中微子)；n-->p+β-+νˉ（反中微子）。中子由一個(gè)帶2/3e正電荷的上夸克和兩個(gè)帶1/3e負(fù)電荷的下夸克組成，兩種夸克的電荷相互抵消，所以中子不顯電性。自由中子的質(zhì)量為1.6749×1024g,是電子質(zhì)量的1838.68倍。中子和質(zhì)子的尺寸相仿，均在2.5×10-15米數(shù)量級(jí)。自由中子是不穩(wěn)定的，可通過弱相互作用衰變為質(zhì)子，放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子，半衰期為（10.61±0.16）分。中子自旋為1/2，中子的磁矩為-1.91304275 單位核磁子。標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言中子具有微小、非零的電偶極矩。
質(zhì)子是氫原子核。由兩個(gè)帶2/3e正電荷的上夸克和一個(gè)帶1/3e負(fù)電荷的下夸克組成，帶一個(gè)單位正電荷，質(zhì)量約1.6726×10–24g，約為電子質(zhì)量的1836.15倍。質(zhì)子自旋為1/2，磁矩為2.7928 單位核磁子。質(zhì)子半衰期最短為 1035年。迄今為止，質(zhì)子被認(rèn)為是一種穩(wěn)定的、不衰變的粒子。但也有理論認(rèn)為質(zhì)子可能衰變，只不過其壽命非常長(zhǎng)。
中子的發(fā)現(xiàn)
中子的概念是由歐內(nèi)斯特·盧瑟福(E.Rutherford)提出的，中子的存在是1932年由詹姆斯·查德威克(J.Chadwick)用α粒子轟擊鈹?shù)膶?shí)驗(yàn)中證實(shí)的。1930年，德國(guó)科學(xué)家玻特(W.Bothe)和其學(xué)生貝克(H.Becker)用鐳的α-射線轟擊鈹原子時(shí)，發(fā)現(xiàn)射出的不是盧瑟福觀察到的穿透力不強(qiáng)的質(zhì)子，而是一種能穿透幾英寸鉛板的輻射鈹輻射。1931年，讓·約里奧－居里(F.&I.Jolio Curie)夫婦用強(qiáng)α源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈹輻射能從石蠟里打出質(zhì)子。當(dāng)恰德威克看到約里奧居里夫婦的研究報(bào)告后，立即把鈹輻射與他的老師歐內(nèi)斯特·盧瑟福提到的中性粒子結(jié)合起來，用實(shí)驗(yàn)證明了鈹輻射就是有質(zhì)量的中性粒子，并定名為中子。
特性及應(yīng)用
由于中子是電中性的，它具有很強(qiáng)的穿透力。電中性的中子在物質(zhì)中不能產(chǎn)生直接的電離作用，無法直接探測(cè)，只能通過它與核反應(yīng)的次級(jí)效應(yīng)來探知。中子的穿透力強(qiáng)，而且對(duì)人體有危害，對(duì)中子需要進(jìn)行有效的屏蔽。中子的電中性使得我們無法以電磁場(chǎng)來加速、減速或束縛它；自由中子僅對(duì)磁場(chǎng)有很微弱的作用（因?yàn)橹凶哟嬖?a href="/hebeideji/7362989759134786448.html">磁矩）。
中子以聚集態(tài)存在于中子星中。太陽系里的中子主要存在于各種原子核中。自由中子有著廣泛的應(yīng)用。由于它不帶電，中子是研究核反應(yīng)很好的轟擊粒子，即使能量很低，也能引起核反應(yīng)。中子核反應(yīng)主要有：
①、中子誘發(fā)核裂變。某些重核如U俘獲中子發(fā)生裂變，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(yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行，形成鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，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(fù)合核，然后通過放出一個(gè)或多個(gè)γ光子退激，研究γ射線的能譜可以得到復(fù)合核能級(jí)結(jié)構(gòu)、輻射過程性質(zhì)的信息，（ n，γ ）反應(yīng)對(duì)一切穩(wěn)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(yīng)還是生產(chǎn)核燃料、超元素等的重要反應(yīng)。
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)或多個(gè)中子的（ n，2n ）、（ n ，3n）、（ n ，xn）反應(yīng)；發(fā)射帶電粒子的（n，X）反應(yīng)等。中子核反應(yīng)在研究核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)機(jī)制及核能利用中占有重要地位。
中子具有波動(dòng)性，慢中子的波長(zhǎng)約10米，與晶體內(nèi)原子間距相當(dāng)。因此，中子可用來研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，中子衍射是研究晶體結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。中子在工業(yè)、技術(shù)、醫(yī)學(xué)、生物、材料等諸方面有著廣泛的、并在不斷發(fā)展與開拓的應(yīng)用，如中子活化分析、中子嬗變摻雜、中子測(cè)水、中子測(cè)井、中子照相、中子治癌、中子育種、利用中子反應(yīng)生成放射性同位素等等。
質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)
1918年，歐內(nèi)斯特·盧瑟福做了用α粒子轟擊氮原子核的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了穿透力比α更強(qiáng)的粒子。發(fā)現(xiàn)了穿透力比α更強(qiáng)的粒子。他把這種粒子引進(jìn)到電、磁場(chǎng)中，根據(jù)它在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)，測(cè)出了它的質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫做質(zhì)子。后來，人們用同樣的方法使、鈉、鋁等核發(fā)生了類似的轉(zhuǎn)變，并且都產(chǎn)生了質(zhì)子。由于各種核里都能轟擊出質(zhì)子，可見質(zhì)子是原子核的組成部分。
質(zhì)子的應(yīng)用
質(zhì)子常被用來在加速器中加速。通過加速器可以獲得各種能量的質(zhì)子。質(zhì)子束有著廣泛的應(yīng)用。醫(yī)學(xué)上質(zhì)子可以用來治療癌癥，目前許多國(guó)家已建立了專用的質(zhì)子加速器。質(zhì)子可以用來進(jìn)行材料中的雜質(zhì)分析，其靈敏度很高，而且可同時(shí)分析多種元素。后來發(fā)展成了一種專門的分析技術(shù)，成為質(zhì)子X-射線熒光分析（PIXE）。質(zhì)子可以引起核反應(yīng)，因而可以用來進(jìn)行核反應(yīng)和核結(jié)構(gòu)研究。質(zhì)子可以用來得到中子源：絕大多數(shù)單能中子源都是由質(zhì)子核反應(yīng)產(chǎn)生的；用中高能質(zhì)子轟擊重核，可以得到強(qiáng)度很大的中子束；人們利用這種散裂中子源，進(jìn)行中子散射實(shí)驗(yàn)，對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和材料性質(zhì)進(jìn)行研究。質(zhì)子還可通過核反應(yīng)來制造所需要的同位素或放射性同位素。
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