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中性子 ちゅうせいしneutron

翻訳|neutron

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

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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百科事典マイペディアの解説

中性子【ちゅうせいし】

ニュートロンとも。核子の一種で,電気的に中性,質量1.6748×10(-/)24g(電子質量の1839倍),スピン1/2の粒子。ふつうmまたはNで表す。
→関連項目回折核子核分裂(物理)菊池正士原子炉減速材制御棒増殖炉窒素爆弾転換炉熱中性子反中性子

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世界大百科事典 第2版の解説

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 第三版の解説

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)の解説

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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世界大百科事典内の中性子の言及

【核子】より

…原子核を構成する基本粒子である陽子中性子の総称。陽子と中性子は質量がほぼ等しく,電磁的性質以外はほとんど同じ性質をもち,またπ中間子を放出して互いに移り変わる。…

【核反応】より

…原子核反応ともいう。衝突する粒子は,陽子,中性子,π中間子,電子,光子などの素粒子である場合と,重陽子(重水素の原子核),α粒子(ヘリウム4の原子核),またはもっと重い原子核などの場合とがある。
[核反応の発見と研究の発展]
 核反応の研究は,1919年E.ラザフォードが,ラジウムから出たα粒子を窒素の原子核にあてると,陽子が放出されるとともに酸素の原子核が生ずることを発見したときから始まる。…

【原子】より

…もともとはこれ以上分割できない恒常不変な最小のものと考えられていたが,20世紀初期に原子核と電子とから構成されていることが明らかにされた。また,原子内の状態もいろいろに変わりうることがわかり,その後,さらに原子核が陽子と中性子とから構成されていることも明らかとなった。高速の原子核をもう一つの原子核に衝突させると,それらの原子核が壊れて他種の原子核に変わることもある。…

【素粒子】より

…これが原子である。原子は確かに物質を構成する基本粒子であり,化学的性質を保つ最小の単位ではあったが,しかし20世紀に入ると,この原子はそれ自身決して分割不可能なものでなく,中心に原子核という小さな粒子があって,そのまわりをいくつかの電子という小さな粒子が回っていることが明らかにされ,さらに原子核も陽子と中性子の複合体であることがわかった。このように物理学が対象とした万物が原子からなり,その原子がすべてこの3種類の小さな粒子(陽子,中性子,電子)でできているとすれば,これらの小さな粒子こそ,もっとも基本的なものであり,このためこれらの粒子は自然を構成する素元的な粒子という意味で〈素粒子〉と呼ばれるに至ったのである。…

【チャドウィック】より

…計数管,霧箱,高圧電離箱などの検出装置を用いる実験によって,32年その新放射線が陽子とほぼ同じ質量をもつ電気的に中性の粒子からなることを確証した。この中性子の発見によって35年にノーベル物理学賞を受賞。中性子の発見は,原子核の構成要素を確定すると同時に,1930年代の原子核反応研究にとって非常に有効な手段を与えることになった。…

※「中性子」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

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