• 1 概述

• 2 結(jié)構(gòu)

• 3 用途

• 4 中子彈

• 5 中子核反應(yīng)

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微中子

中子是1932年B.查德威克用a粒子轟擊的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，并根據(jù)E. 盧瑟福的建議命名的。中子電中性，其質(zhì)量為 1.6749286 ×10^-27千克（939.56563兆電子伏特），比質(zhì)子的質(zhì)量稍大，自旋為1／2，磁矩以核磁子作衡量單位為 －1.91304275 。 自由中子是不穩(wěn)定的粒子，可通過(guò)弱作用衰變為質(zhì)子，放出一個(gè)電子和一個(gè)反電子 中微子，平均壽命為896秒。中子是費(fèi)米子，遵從費(fèi)米-狄拉克分布和泡利不相容原理。

中子弱作用衰變?yōu)橘|(zhì)子-放出:電子,反中微子圖

中子不帶電而具有磁矩。高能電子、μ子或中微子轟擊中子的散射實(shí)驗(yàn)顯

中子,質(zhì)子-內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

測(cè)到太陽(yáng)微中子

中子是研究核反應(yīng)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(yīng)（見(jiàn)中子核反應(yīng)）。中子還在核裂變反應(yīng)中起重要作用。電中性的中子不

中子圖

 能產(chǎn)生直接的電離作用，無(wú)法直接探測(cè)，只能通過(guò)它與核反應(yīng)的次級(jí)效應(yīng)來(lái)探測(cè)。
根據(jù)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(zhǎng)約10-10米，與晶體內(nèi)原子間距相當(dāng)。中子衍射是研究晶體結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。中子是不帶電的基本粒子，靜止質(zhì)量為1.675×10^-27kg,它的半徑約為O.8×10^-15m，與質(zhì)子大小類(lèi)似。中子常用符號(hào)n表示。

便攜式中子檢測(cè)儀

1999年5月25日，以美國(guó)眾院政策委員會(huì)主席考克斯為首的調(diào)查委員會(huì)，無(wú)端指責(zé)中國(guó)竊取了美國(guó)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(xiàn)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(qiáng)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(yù)見(jiàn)的中子。

 原子彈和氫彈，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(gòu)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(yīng)。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主要?dú)男⌒蜌鋸棥?/p>

每一種武器都具有和輻射、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(nèi)殺傷坦克裝甲車(chē)輛或建筑內(nèi)的人員。如果有一個(gè)100噸TNT（即黃色炸藥）當(dāng)量的中子彈，在距離爆炸中心800米的核輻射劑量，是同等當(dāng)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(duì)

微中子

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(jí)當(dāng)量的中子彈在戰(zhàn)場(chǎng)上爆炸，那么800米范圍內(nèi)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(zhǎng)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(shè)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(zhàn)場(chǎng)上作為戰(zhàn)術(shù)核武器使用。
 
中子彈的誕生：它誕生于50年代，是由美國(guó)加州大學(xué)的一個(gè)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)而成的。隨后，掌握了核武器的國(guó)家紛紛開(kāi)始研制中子彈。1981年，卡特總統(tǒng)批準(zhǔn)了中子彈的生產(chǎn)計(jì)劃。里根總統(tǒng)上臺(tái)后，下令生產(chǎn)“長(zhǎng)矛”導(dǎo)彈的中子彈頭和可以用榴彈炮發(fā)射的中子彈頭。美軍現(xiàn)在已經(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)射的中子彈是目前世界上當(dāng)量最小的中子彈。目前中子彈并沒(méi)有在戰(zhàn)場(chǎng)上投入使用。中子彈可以用飛機(jī)、導(dǎo)彈、榴彈炮來(lái)發(fā)射。美、英、法、俄的許多戰(zhàn)斗機(jī)經(jīng)過(guò)改裝都可以發(fā)射帶有中子彈頭的對(duì)地導(dǎo)彈。

中子核反應(yīng)neutron induced nuclear reaction中子同原子核相互作用引起的核反應(yīng)。中子的重要特征是不帶電，不存在庫(kù)侖勢(shì)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(yīng)，在實(shí)際應(yīng)用中，低能中子的反應(yīng)起更重要的作用。中子核反應(yīng)主要有：
①、 中子裂變反應(yīng)。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(yīng)持續(xù)不斷進(jìn)行，形成裂變鏈?zhǔn)椒磻?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(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(fù)合核能級(jí)結(jié)構(gòu)、輻射過(guò)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 、超鈾元素等的重要反應(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)…中子的（ n，2n ），（ n ，3n）…反應(yīng)；發(fā)射帶電粒子的（n，X）反應(yīng)以及吸收中子不放出中子的中子吸收等等。中子核反應(yīng)在研究核結(jié)構(gòu)和核反應(yīng)機(jī)制及核能利用中占重要地位。

“四中子”又稱(chēng)為“零號(hào)元素”。 法國(guó)里

四中子

還有很多更為有力的證據(jù)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)按照我們現(xiàn)在看到的樣子進(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(kuò)張成形之前就提前崩潰了。然而，這種推斷也存在漏洞，現(xiàn)有的理論的確支持四中子的存在，雖然只是一種隨機(jī)的短命粒子。有科學(xué)家指出，四個(gè)中子同時(shí)擊中探測(cè)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(jié)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(xiàn)了它們的相聚。

1932年發(fā)現(xiàn)中子后不久﹐朗道就提出可能有由中子組成

中子星-結(jié)構(gòu)圖

中子星磁力場(chǎng)

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10-4～10-3秒內(nèi)放射出來(lái)  ，占裂變中子總數(shù)的99%；能量

中子可以引起裂變

 能夠產(chǎn)生中子的裝置 ， 進(jìn)行中子核反應(yīng) 、 中子衍射等中子物理實(shí)驗(yàn)的必要設(shè)備。自由中子是不穩(wěn)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(zhǎng)期儲(chǔ)存，需要由適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)生方法源源供應(yīng)。主要方法有以下3種：①放射性同位素中子源。體積小 ，

中子源對(duì)堆功率及反應(yīng)

9Be＋a→12C＋n＋5.701兆電子伏特（MeV）將放射a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(yīng)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(dāng)?shù)陌泻?，通過(guò)核反應(yīng)產(chǎn)生中子，最常用的核反應(yīng)有（d，n）、（p，n）和（γ，n） 等 ，其中子強(qiáng)度比放射性同位素中子源大得多。可以在很寬的能區(qū)上獲得單能中子。加速器采用脈沖調(diào)制后，可成為脈沖中子源。③反應(yīng)堆中子源。利用原子核裂變反應(yīng)堆產(chǎn)生大量中子。反應(yīng)堆是最強(qiáng)的熱中子源。在反應(yīng)堆的壁上開(kāi)孔，即可把中子引出。所得的中子能量是連續(xù)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。

中子態(tài)的定義：
原子是由原子核和電子組成的，通常情況下電子都圍繞著原子核旋轉(zhuǎn)。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(fù)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(xiàn)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)”。
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)候原于核只好宣告解散，從里面放出質(zhì)子和中子。從原于核里放出的質(zhì)子，在極大的壓力下會(huì)和電子結(jié)合成為中子。這樣一來(lái)，物質(zhì)的構(gòu)造發(fā)生了根本的變化，原來(lái)是原子核和電子，現(xiàn)在卻都變成了中子。這樣的狀態(tài)，叫做“中子態(tài)”。
中子態(tài)，中子的反粒子。它是1956年發(fā)現(xiàn)的。它的磁矩對(duì)于其自旋是反號(hào)的。反中子與核子相碰可湮沒(méi)為π介子。 正電子的發(fā)現(xiàn)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(rèn)真對(duì)待這一理論。1934年泡利與克拉夫證明，即使不能形成穩(wěn)定的負(fù)能粒子海，也會(huì)有相應(yīng)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(yù)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(jù)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(duì)出現(xiàn)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(yàn)室，建成了64億電子伏的質(zhì)子同步穩(wěn)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(cè)的反質(zhì)子的存在。由于反質(zhì)子出現(xiàn)的機(jī)會(huì)極少，大約每1000億高能質(zhì)子的碰撞，才能產(chǎn)生數(shù)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(yàn)小組測(cè)到60個(gè)反質(zhì)子。由于偶然符合本底不大，記數(shù)系統(tǒng)雖不算好，但較為可信。
不久他們又發(fā)現(xiàn)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(fù)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。

中子武器是第三代核武器的一種，中子彈是目前世界上唯一已實(shí)現(xiàn)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(yīng)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?dú)Φ男⌒蜌鋸棥?/p>

在中子彈中，引爆用的原子彈更小，只有幾百?lài)嵦?/p>

中子武器

中子彈的外殼一般不用鈾-238制作，而是采用鈹和鈹合金做成，這樣高能中子可以自由逸出，同時(shí)使放射性污染的范圍比較小。中子彈的當(dāng)量較小，一般威力為1千噸梯恩梯當(dāng)量，要求引爆用的原子彈更小，使其制造難度增大。中子彈的爆炸能由聚變反應(yīng)產(chǎn)生，并主要以快中子流的形式向四周釋放。它的核輻射效應(yīng)特別大，因此其正確名稱(chēng)應(yīng)是增強(qiáng)的輻射武器。

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(duì)三種核彈來(lái)說(shuō)，這五種因素各自體現(xiàn)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

中子武器

中子的貫穿作用很強(qiáng)，它可以穿透坦克、掩體和磚墻去殺傷人員，而武器和建設(shè)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(duì)能很快進(jìn)入目標(biāo)區(qū)作戰(zhàn)。這些特點(diǎn)，決定了中子彈可作為戰(zhàn)術(shù)核武器使用。

核武器主要是作為核戰(zhàn)斗部裝在戰(zhàn)略導(dǎo)彈上，用以摧毀戰(zhàn)略目標(biāo)。在近程夜戰(zhàn)、空戰(zhàn)和防空中有的導(dǎo)彈也裝有核戰(zhàn)斗部，用以摧毀地面大面積戰(zhàn)術(shù)目標(biāo)，對(duì)付飛機(jī)群和攔截?cái)y核彈的轟炸機(jī)等。中子彈不僅可以作為核戰(zhàn)斗部裝在導(dǎo)彈上使用，而且能夠制成炮彈由榴彈炮發(fā)射出去投入戰(zhàn)斗。

中子探測(cè)（neutron detection）：對(duì)中子的數(shù)目和能量的測(cè)量。 在核能的利用 、放射性同位素的產(chǎn)生和應(yīng)用核物理研究中都需要進(jìn)行中子的探測(cè)，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(cè)是通過(guò)中子同原子核的相互作用，對(duì)反應(yīng)的產(chǎn)

小容器中子污染探測(cè)器

基本的方法有：①反沖質(zhì)子法。利用中子與質(zhì)子的彈性散射產(chǎn)生反沖質(zhì)子。在計(jì)數(shù)器中充以含氫的氣體，或以含氫的固體做成計(jì)數(shù)器的入射窗口，通過(guò)測(cè)量反沖質(zhì)子的數(shù)目和能量分布可定出中子的數(shù)目和能量 。②核反應(yīng)法。利用（n，a）反應(yīng)或（n，p）反應(yīng)產(chǎn)生帶電的a粒子或質(zhì)子來(lái)探測(cè)中子。用得較多的反應(yīng)是10B（n，a）7Li。將BF3氣體封入正比計(jì)數(shù)器，中子反應(yīng)產(chǎn)生的a粒子引起計(jì)數(shù)。另一種是利用中子的重核裂變反應(yīng)，由裂變碎片產(chǎn)生的強(qiáng)電離作用探測(cè)中子 。在電離室內(nèi)壁涂鈾化合物或室內(nèi)封入 UF6氣體。如果用的是235U，則對(duì)慢中子靈敏；如果用的是238U ，則對(duì)快中子靈敏。③活化法。很多元素在中子照射下都能變成放射性核素，因此可以用一片適當(dāng)材料的薄膜置于中子流中，然后再用通常的計(jì)數(shù)器測(cè)量它的放射性強(qiáng)變。

圖下方為反中子及反質(zhì)子

 中子的反粒子。它是1956年發(fā)現(xiàn)的。它的磁矩對(duì)于其自旋是反號(hào)的。反中子與核子相碰可湮沒(méi)為π介子。正電子的發(fā)現(xiàn)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(rèn)真對(duì)待這一理論。1934年泡利與克拉夫證明，即使不能形成穩(wěn)定的負(fù)能粒子海，也會(huì)有相應(yīng)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(yù)言了反質(zhì)子的存在，

反中子