精選版 日本国語大辞典 「中性子」の意味・読み・例文・類語
ちゅうせい‐し【中性子】
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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-1.91304eħ/2mpcをもつ。ここで、eは電荷単位、mpは陽子質量、cは光速、ħ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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陽子とともに元素の原子核の構成要素である素粒子.電気的には中性である.1932年,J. Chadwickにより発見された.質量は1.0086650 u(原子質量単位)で,陽子の質量1.0072765 u にほぼ等しい.スピンは(1/2)ℏ.中性子は電荷をもたないため,原子核に近づいてもクーロン反発力を受けることがなく,運動エネルギーが1 eV 程度(低速中性子),さらには熱運動エネルギー程度の約1/40 eV(熱中性子)になってもなお十分物質を透過し,その物質の原子核といろいろな核反応を起こすことができる.この核反応には,散乱,捕獲,α粒子放出など,通常の核反応のほかに,重い核では原子核分裂が含まれる.また,これらの反応に際して,しばしば共鳴現象(中性子共鳴)が起こり,核構造理解の手がかりとなる.熱中性子のド・ブロイ波の波長は,固体の原子間距離と同程度であるため,中性子回折の現象が起こる.これを利用して結晶構造の解析,とくに水素原子の位置決定を行うことができる.
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…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。…
…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。…
…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。…
…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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