न्यूट्रॉन

यह लेख उपपरमाण्विक कण के बारे में है। अन्य प्रयोगों के लिए, न्यूट्रॉन (बहुविकल्पी) देखें।

न्यूरॉन या न्यूट्रिनो के साथ भ्रमित न हों।

न्यूट्रॉन एक उपपरमाण्विक कण, प्रतीक या  है, जिसमें एक उदासीन (धनात्मक या ऋणात्मक नहीं) आवेश होता है, और एक प्रोटॉन की तुलना में अल्प अधिक द्रव्यमान होता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणुओं के नाभिक का निर्माण करते हैं। चूंकि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नाभिक के अंदर समान व्यवहार करते हैं, और प्रत्येक का द्रव्यमान लगभग एक परमाणु द्रव्यमान इकाई होता है, इसलिए दोनों को न्यूक्लियॉन कहा जाता है। उनके गुणों और परस्पर क्रियाओं का वर्णन परमाणु भौतिकी द्वारा किया जाता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन प्रारंभिक कण नहीं हैं; प्रत्येक तीन क्वार्क से मिलकर बना है।

एक परमाणु के रासायनिक गुण अधिकतम इलेक्ट्रॉनों के विन्यास से निर्धारित होते हैं जो परमाणु के भारी नाभिक की परिक्रमा करते हैं। इलेक्ट्रॉन विन्यास नाभिक के आवेश से निर्धारित होता है, जो प्रोटॉन की संख्या, या परमाणु संख्या द्वारा निर्धारित होता है। न्यूट्रॉन की संख्या न्यूट्रॉन संख्या है। न्यूट्रॉन इलेक्ट्रॉन विन्यास को प्रभावित नहीं करते हैं, लेकिन परमाणु और न्यूट्रॉन संख्याओं का योग नाभिक का द्रव्यमान होता है।

एक रासायनिक तत्व के परमाणु जो केवल न्यूट्रॉन संख्या में भिन्न होते हैं, समस्थानिक कहलाते हैं। उदाहरण के लिए, कार्बन, परमाणु संख्या 6 के साथ, 6 न्यूट्रॉन के साथ प्रचुर मात्रा में समस्थानिक कार्बन -12 और 7 न्यूट्रॉन के साथ एक दुर्लभ समस्थानिक कार्बन -13 है। कुछ तत्व प्रकृति में केवल एक स्थिर समस्थानिक के साथ पाए जाते हैं, जैसे फ्लोरीन; अन्य तत्व कई स्थिर समस्थानिकों के साथ होते हैं, जैसे कि दस स्थिर समस्थानिकों के साथ टिन, और कुछ तत्वों जैसे टेक्नेटियम में कोई स्थिर समस्थानिक नहीं होता है।

परमाणु नाभिक के गुण परमाणु और न्यूट्रॉन दोनों संख्याओं पर निर्भर करते हैं। उनके धनात्मक आवेश के साथ, नाभिक के अंदर प्रोटॉन लंबी दूरी की विद्युत चुम्बकीय बल से पीछे हट जाते हैं, लेकिन अधिक प्रबल, लेकिन कम दूरी की परमाणु शक्ति, नाभिकों को एक साथ बांधती है। एकल-प्रोटॉन हाइड्रोजन नाभिक के अपवाद के साथ, नाभिक की स्थिरता के लिए न्यूट्रॉन की आवश्यकता होती है। परमाणु विखंडन और संलयन में न्यूट्रॉन प्रचुर मात्रा में उत्पन्न होते हैं। वे विखंडन, संलयन और न्यूट्रॉन प्रग्रहण प्रक्रियाओं के माध्यम से तारों के अंदर रासायनिक तत्वों के नाभिक-संश्लेषण में प्राथमिक योगदानकर्ता हैं।

परमाणु ऊर्जा के उत्पादन के लिए न्यूट्रॉन आवश्यक है। 1932 में जेम्स चाडविक द्वारा न्यूट्रॉन की खोज के बाद के दशक में, कई अलग-अलग प्रकार के परमाणु रूपांतरण को प्रेरित करने के लिए न्यूट्रॉन का उपयोग किया गया था। 1938 में परमाणु विखंडन की खोज के साथ, यह शीघ्र ही अनुभव किया गया कि, यदि एक विखंडन घटना न्यूट्रॉन का उत्पादन करती है, तो इनमें से प्रत्येक न्यूट्रॉन परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के रूप में जाने जाने वाले सोपान संघट्टनित्र में आगे विखंडन की घटनाओं का कारण बन सकता है। इन घटनाओं और निष्कर्षों ने पहले स्वयं स्वपोषी नाभिकीय रिएक्टर (शिकागो पाइल -1, 1942) और पहले नाभिकीय उपकरण (ट्रिनिटी (परमाणु परीआघूर्ण), 1945) का नेतृत्व किया।

न्यूट्रॉन जनित्र, अनुसंधान रिएक्टर और उत्खंडन जैसे समर्पित न्यूट्रॉन स्रोत विकिरण और न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों में उपयोग के लिए मुक्त न्यूट्रॉन का उत्पादन करते हैं। एक मुक्त न्यूट्रॉन स्वाभाविक तरीके से ही एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रतिन्यूट्रिनो में क्षय हो जाता है, जिसमें एक घातीय क्षय लगभग 15 मिनट का जीवनकाल होता है। मुक्त न्यूट्रॉन सीधे परमाणुओं को आयनित नहीं करते हैं, लेकिन वे अप्रत्यक्ष रूप से आयनकारी विकिरण न्यूट्रॉन का कारण बनते हैं, इसलिए वे मात्रा के आधार पर एक जैविक जोखिम हो सकते हैं। मुक्त न्यूट्रॉन का एक छोटा सा प्राकृतिक न्यूट्रॉन परिप्रेक्ष्य प्रवाह पृथ्वी पर सम्मिलित है, जो ब्रह्मांडीय किरणवर्षण (भौतिकी) के कारण होता है, और भू-पर्पटी (भूविज्ञान) में सामान्य रूप से विखंडनीय तत्वों की प्राकृतिक रेडियोधर्मिता से होता है।

विवरण
परमाणु नाभिक कई प्रोटॉन, Z (परमाणु संख्या), और कई न्यूट्रॉन, N (न्यूट्रॉन संख्या) द्वारा निर्मित होता है, जो परमाणु बल द्वारा एक साथ परिबद्ध होते हैं। परमाणु संख्या परमाणु के रासायनिक तत्व को निर्धारित करती है, और न्यूट्रॉन संख्या समस्थानिक या न्यूक्लाइड को निर्धारित करती है। समस्थानिक और न्यूक्लाइड शब्द प्रायः समान रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन वे क्रमशः रासायनिक और परमाणु गुणों का उल्लेख करते हैं। समस्थानिक समान परमाणु संख्या वाले न्यूक्लाइड होते हैं, लेकिन न्यूट्रॉन संख्या भिन्न होती है। समान न्यूट्रॉन संख्या वाले, लेकिन भिन्न परमाणु संख्या वाले न्यूक्लाइड को समन्यूट्रानिक कहा जाता है। परमाणु द्रव्यमान संख्या, A, परमाणु और न्यूट्रॉन संख्याओं के योग के समान है। समान परमाणु द्रव्यमान संख्या वाले न्यूक्लाइड, लेकिन अलग-अलग परमाणु और न्यूट्रॉन संख्या, समभारिक (न्यूक्लाइड) कहलाते हैं।

हाइड्रोजन परमाणु के सबसे सामान्य समस्थानिक (रासायनिक प्रतीक 1H के साथ) का केंद्रक एक एकल प्रोटॉन है। भारी हाइड्रोजन समस्थानिक ड्यूटेरियम (D या 2H) और ट्रिटियम (T या 3H) के नाभिक में क्रमशः एक और दो न्यूट्रॉन से आबद्ध एक प्रोटॉन होते हैं। अन्य सभी प्रकार के परमाणु नाभिक दो या दो से अधिक प्रोटॉन और विभिन्न संख्या में न्यूट्रॉन से बने होते हैं। उदाहरण के लिए, सामान्य रासायनिक तत्व लेड, 208Pb के सबसे सामान्य न्यूक्लाइड में 82 प्रोटॉन और 126 न्यूट्रॉन हैं। न्यूक्लाइड्स की सारणी में सभी ज्ञात न्यूक्लाइड्स सम्मिलित हैं। हालांकि यह एक रासायनिक तत्व नहीं है, न्यूट्रॉन इस सारणी में सम्मिलित है।

मुक्त न्यूट्रॉन का द्रव्यमान 939565413.3 eV/c2, या 1.674927471×10−27 किग्रा, या 1.00866491588 Da होता है। न्यूट्रॉन का औसत वर्ग त्रिज्या लगभग 0.8×10-15 मीटर, या 0.8 fm है, और यह प्रचक्रण-½ फ़र्मियन है। न्यूट्रॉन का कोई मापने योग्य विद्युत आवेश नहीं होता है। इसके धनात्मक विद्युत आवेश के साथ, प्रोटॉन सीधे विद्युत क्षेत्रों से प्रभावित होता है, जबकि न्यूट्रॉन विद्युत क्षेत्रों से अप्रभावित रहता है। लेकिन न्यूट्रॉन का एक चुंबकीय आघूर्ण होता है, इसलिए न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होता है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण का मान ऋणात्मक होता है, क्योंकि इसका अभिविन्यास न्यूट्रॉन के चक्रण के विपरीत होता है।

मुक्त न्यूट्रॉन अस्थिर होता है, केवल 15 मिनट (879.6±0.8 सेकेंड) के औसत जीवनकाल के साथ एक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और प्रतिन्यूट्रिनो में क्षय होता है। यह रेडियोधर्मी क्षय, जिसे बीटा क्षय के रूप में जाना जाता है, संभव है क्योंकि न्यूट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन की तुलना में आंशिक अधिक होता है। मुक्त प्रोटॉन स्थिर होता है। हालांकि, न्यूक्लाइड के आधार पर, एक नाभिक में आबद्ध न्यूट्रॉन या प्रोटॉन स्थिर या अस्थिर हो सकते हैं। बीटा क्षय, जिसमें न्यूट्रॉन का प्रोटॉन में क्षय होता है, या इसके विपरीत, दुर्बल बल द्वारा नियंत्रित होता है, और इसके लिए इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रिनो या उनके प्रतिकणों के उत्सर्जन या अवशोषण की आवश्यकता होती है।

नाभिक के अंदर परमाणु बल के प्रभाव में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन लगभग समान व्यवहार करते हैं। समभारिक प्रचक्रण की अवधारणा, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को समान कण की दो क्वांटम अवस्थाओं के रूप में देखा जाता है, का उपयोग परमाणु या दुर्बल बलों द्वारा न्यूक्लिऑन की परस्पर क्रियाओं को मॉडल करने के लिए किया जाता है। कम दूरी पर परमाणु बल की क्षमता के कारण, न्यूक्लिऑन की बंध ऊर्जा परमाणुओं में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा बंध इलेक्ट्रॉनों की तुलना में परिमाण के सात क्रमों से अधिक है। परमाणु प्रतिक्रियाओं (जैसे परमाणु विखंडन) में एक ऊर्जा घनत्व होता है जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दस मिलियन गुना से अधिक होता है। द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के कारण, परमाणु आबंधन ऊर्जा नाभिक के द्रव्यमान को कम करती है। अंततः, परमाणु घटकों के विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण से उत्पन्न होने वाली ऊर्जा को संग्रहीत करने की परमाणु शक्ति की क्षमता अधिकांश ऊर्जा का आधार है जो परमाणु रिएक्टरों या बमों को संभव बनाती है। परमाणु विखंडन में, एक भारी न्यूक्लाइड (जैसे, यूरेनियम -235) द्वारा एक न्यूट्रॉन का अवशोषण न्यूक्लाइड अस्थिर हो जाता है और हल्के न्यूक्लाइड और अतिरिक्त न्यूट्रॉन में अवरोध हो जाता है। धनात्मक रूप से आवेशित प्रकाश न्यूक्लाइड तब विद्युत चुम्बकीय संभावित ऊर्जा को छोड़ते हुए पीछे हटते हैं।

न्यूट्रॉन को हैड्रान के रूप में वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि यह क्वार्क से बना एक मिश्रित कण है। न्यूट्रॉन को बेरोन के रूप में भी वर्गीकृत किया गया है, क्योंकि यह तीन संयोजक क्वार्क से बना है। न्यूट्रॉन का परिमित आकार और इसका चुंबकीय आघूर्ण दोनों संकेत देते हैं कि न्यूट्रॉन प्रारंभिक कण, कण के अतिरिक्त एक मिश्रित कण है। एक न्यूट्रॉन में -$1.675 kg$ आवेश वाले दो अधोक्वार्क और +$939.565 MeV/c2$ आवेश वाले एक ऊर्ध्व क्वार्क होते हैं।

प्रोटॉन की तरह, न्यूट्रॉन के क्वार्क को ग्लून्स द्वारा मध्यस्थ, प्रबल अंतःक्रिया द्वारा एक साथ रखा जाता है। अधिक मौलिक प्रबल बल के द्वितीयक प्रभावों से परमाणु बल का परिणाम होता है।

खोज
न्यूट्रॉन और उसके गुणों की खोज की कहानी परमाणु भौतिकी में असाधारण विकास के लिए केंद्रीय है जो 20 वीं शताब्दी के पहले भाग में हुई, जो अंततः 1945 में परमाणु बम के लिए अग्रणी थी। 1911 रदरफोर्ड मॉडल में, परमाणु में सम्मिलित थे ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों के बहुत बड़े अभ्र से घिरा एक छोटा धनात्मक आवेशित विशाल नाभिक। 1920 में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने सुझाव दिया कि नाभिक में धनात्मक प्रोटॉन और उदासीन रूप से आवेशित कण होते हैं, जो एक प्रोटॉन और किसी तरह से एक इलेक्ट्रॉन से बंधे होने का सुझाव देते हैं। इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के अंदर रहने के लिए माना जाता था क्योंकि यह ज्ञात था कि बीटा कण में नाभिक से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों का समावेश होता है। जिस समय रदरफोर्ड ने उदासीन प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन सम्मिश्र का सुझाव दिया था, उसी तरह के सुझाव देने वाले कई अन्य प्रकाशन दिखाई दिए, और 1921 में अमेरिकी रसायनज्ञ विलियम ड्रेपर हार्किंस|डब्ल्यू.डी. हरकिंस ने सबसे पहले काल्पनिक कण को ​​न्यूट्रॉन नाम दिया था। यह नाम निष्प्रभावित ( अकर्मक) और ग्रीक भाषा के प्रत्यय -ऑन (उपपरमाण्विक कणों, अर्थात इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन के नामों में प्रयुक्त एक प्रत्यय) के लिए लैटिन मूल से निकला है। हालांकि परमाणु के संबंध में न्यूट्रॉन शब्द का सन्दर्भ साहित्य में 1899 में ही पाया जा सकता है।

1920 के दशक के समय, भौतिकविदों ने माना कि परमाणु नाभिक प्रोटॉन और परमाणु इलेक्ट्रॉनों से बना था लेकिन स्पष्ट समस्याएं थीं। क्वांटम यांत्रिकी के हाइजेनबर्ग अनिश्चितता संबंध के साथ नाभिक के लिए प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन मॉडल का सामंजस्य करना कठिन था। क्लेन विरोधाभास, 1928 में ऑस्कर क्लेन द्वारा खोजे गए, एक नाभिक के अंदर सीमित इलेक्ट्रॉन की धारणा के लिए और अधिक क्वांटम यांत्रिक आपत्तियां प्रस्तुत करता है।। प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन परिकल्पना से अपेक्षित परमाणु प्रचक्रण के साथ परमाणुओं और अणुओं के देखे गए गुण असंगत थे। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन दोनों में 1/2ħ का आंतरिक प्रचक्रण होता है। समान प्रजाति के समस्थानिक (अर्थात प्रोटॉन की समान संख्या वाले) में पूर्णांक या भिन्नात्मक प्रचक्रण दोनों हो सकते हैं, अर्थात न्यूट्रॉन प्रचक्रण भी भिन्नात्मक (1/2ħ) होना चाहिए। लेकिन एक न्यूट्रॉन के भिन्नात्मक प्रचक्रण को प्राप्त करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन (एक न्यूट्रॉन बनाने के लिए आबंधन माना जाता है) के प्रचक्रण को व्यवस्थित करने का कोई तरीका नहीं है।

1931 में, वाल्थर बोथे और हर्बर्ट बेकर ने पाया कि यदि पोलोनियम से अल्फा कण विकिरण बेरिलियम, बोरॉन या लिथियम पर पतित है, तो असामान्य रूप से सूक्ष्म विकिरण उत्पन्न होता है। विकिरण विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं था, इसलिए बोथे और बेकर ने मान लिया कि यह गामा विकिरण है। अगले वर्ष पेरिस में इरेन जोलियोट-क्यूरी और फ्रेडरिक जूलियट-क्यूरी ने दिखाया कि यदि यह गामा विकिरण पैराफिन मोम, या किसी अन्य हाइड्रोजन युक्त यौगिक पर पतित होता है, तो यह बहुत उच्च ऊर्जा के प्रोटॉन को बाहर निकाल देता है। कैंब्रिज में कैवेंडिश प्रयोगशाला में न तो रदरफोर्ड और न ही जेम्स चाडविक गामा किरण व्याख्या से सहमत थे। चाडविक ने शीघ्र से प्रयोगों की एक श्रृंखला का प्रदर्शन किया जिसमें पता चला कि नए विकिरण में प्रोटॉन के समान द्रव्यमान वाले अपरिवर्तित कण सम्मिलित थे। ये कण न्यूट्रॉन थे। इस खोज के लिए चाडविक को 1935 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।

वर्नर हाइजेनबर्ग  और अन्य  द्वाराप प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से मिलकर एक परमाणु नाभिक के लिए मॉडल जल्दी से विकसित किए गए थे। प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल ने परमाणु प्रचक्रण की पहेली को समझाया। 1934 में फर्मी की परस्पर क्रिया द्वारा एनरिको फर्मी द्वारा बीटा विकिरण की उत्पत्ति की व्याख्या की गई थी, जिसमें न्यूट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन और एक (अज्ञात समय पर) न्यूट्रिनो बनाकर एक प्रोटॉन का क्षय करता है। 1935 में, चाडविक और उनके चिकित्सक छात्र मौरिस गोल्डहैबर ने न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के पहले परिशुद्ध माप की सूचना दी। 1934 तक, फर्मी ने उच्च परमाणु संख्या वाले तत्वों में रेडियोधर्मिता को प्रेरित करने के लिए न्यूट्रॉन के साथ भारी तत्वों पर बमबारी की थी। 1938 में, फर्मी को न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा उत्पादित नए रेडियोधर्मी तत्वों के अस्तित्व के अपने प्रदर्शन के लिए और मंद न्यूट्रॉन द्वारा लाए गए परमाणु प्रतिक्रियाओं की संबंधित खोज के लिए भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला। 1938 में ओटो हैन, लिसा मीटनर और फ्रिट्ज स्ट्रैसमैन ने न्यूट्रॉन बमबारी से प्रेरित परमाणु विखंडन, या हल्के तत्वों में यूरेनियम नाभिक के प्रभाजन की खोज की। द्वितीय विश्व युद्ध के अंत तक परमाणु विखंडन की खोज से परमाणु ऊर्जा और परमाणु बम का विकास होगा।

बीटा क्षय और नाभिक की स्थिरता
न्यूट्रॉन किसी भी परमाणु नाभिक का एक आवश्यक घटक है जिसमें एक से अधिक प्रोटॉन होते हैं। परस्पर क्रिया करने वाले प्रोटॉन में एक परस्पर विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण होता है जो उनके आकर्षक परमाणु संपर्क से अधिक प्रबल होता है, इसलिए प्रोटॉन-केवल (डिप्रोटोन और न्यूट्रॉन-प्रोटॉन अनुपात देखें) नाभिक अस्थिर होते हैं। न्यूट्रॉन प्रोटॉन के साथ और नाभिक में एक दूसरे को परमाणु बल के माध्यम से परिबंध होते हैं, प्रभावी रूप से प्रोटॉन के बीच प्रतिकारक बलों को नियंत्रित करते हैं और नाभिक को स्थिर करते हैं।

नाभिक के अंदर, न्यूट्रॉन रेडियोधर्मी क्षय से प्रोटॉन, या इसके विपरीत हो सकते हैं। इस प्रक्रिया को बीटा क्षय कहा जाता है, और, न्यूट्रॉन के लिए, इसमें एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रति-न्युट्रीनो के उत्सर्जन की आवश्यकता होती है:



जहां, , और $→ + +$ क्रमशः प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और इलेक्ट्रॉन प्रतिन्यूट्रिनो उत्पादों को दर्शाता है। न्यूट्रॉन के लिए प्रोटॉन का क्षय समान है:



जहां, , और $$ क्रमशः न्यूट्रॉन, पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो उत्पादों को दर्शाता है। इन प्रतिक्रियाओं में, मूल कण उत्पाद कणों से बना नहीं होता है; स्थूलि, उत्पाद के कण प्रतिक्रिया के तुरंत बाद बनते हैं।

एक नाभिक में परिबद्ध न्यूट्रॉन और प्रोटॉन एक क्वांटम यांत्रिक प्रणाली बनाते हैं जिसमें प्रत्येक न्यूक्लिऑन एक विशेष, श्रेणीबद्ध क्वांटम अवस्था में परिबंध होता है। उत्सर्जित कण, अर्थात्, क्षय उत्पाद, ऊर्जा की अधिकता को दूर ले जाते हैं क्योंकि एक न्यूक्लिऑन एक क्वांटम अवस्था से निम्न ऊर्जा अवस्था में पतित होता है, जबकि प्रोटॉन (या न्यूट्रॉन) एक न्यूट्रॉन (या प्रोटॉन) में बदल जाता है। ऐसी क्षय प्रक्रियाएं तभी हो सकती हैं जब मूल ऊर्जा संरक्षण और क्वांटम यांत्रिक प्रतिबाधाओ द्वारा स्वीकृति दी जाए। नाभिक की स्थिरता इन प्रतिबाधाओ का परिणाम है।

मुक्त न्यूट्रॉन या प्रोटॉन ऐसे न्यूक्लियॉन होते हैं जो स्वतंत्र रूप से सम्मिलित होते हैं, किसी भी नाभिक से मुक्त होते हैं। चूंकि न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन की तुलना में अल्प अधिक भारी होता है, एक मुक्त न्यूट्रॉन का एक प्रोटॉन में क्षय की स्वीकृति है, जबकि एक मुक्त प्रोटॉन का क्षय ऊर्जावान रूप से अस्वीकृत है।

मुक्त न्यूट्रॉन क्षय
नाभिक के बाहर, मुक्त न्यूट्रॉन अस्थिर होते हैं और उनका औसत जीवनकाल 879.6±0.8 सेकेंड (लगभग 14 मिनट, 40 सेकंड) होता है; इसलिए इस प्रक्रिया के लिए आधा जीवन (जो औसत जीवनकाल से ln(2) = 0.693 के कारक से भिन्न होता है) 610.1±0.7 s (लगभग 10 मिनट, 10 सेकंड) है। यह क्षय केवल इसलिए संभव है क्योंकि प्रोटॉन का द्रव्यमान न्यूट्रॉन से कम होता है। द्रव्यमान-ऊर्जा तुल्यता के द्वारा, जब एक न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन में इस तरह से क्षय होता है, तो एक निम्न ऊर्जा अवस्था प्राप्त होती है।

मुक्त न्यूट्रॉन के लिए इस प्रक्रिया के लिए क्षय ऊर्जा (न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के द्रव्यमान के आधार पर) 0.782343 MeV है। बीटा क्षय इलेक्ट्रॉन की अधिकतम ऊर्जा (उस प्रक्रिया में जिसमें न्यूट्रिनो गतिज ऊर्जा की एक लुप्त हो जाने वाली छोटी मात्रा प्राप्त करता है) को 0.782±0.013 MeV पर मापा गया है। बाद की संख्या न्यूट्रिनो के तुलनात्मक रूप से छोटे शेष द्रव्यमान (जिसे सिद्धांत रूप में अधिकतम इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा से कम किया जाना चाहिए) को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त रूप से मापा नहीं गया है और साथ ही न्यूट्रिनो द्रव्यमान कई अन्य तरीकों से निरुद्ध है।

मुक्त न्यूट्रॉन का एक छोटा अंश (लगभग 1000 में से एक) समान उत्पादों के साथ क्षय होता है, लेकिन उत्सर्जित गामा किरण के रूप में एक अतिरिक्त कण जोड़ता है:

इस गामा किरण को "आंतरिक ब्रेम्सस्ट्रालुंग" के रूप में माना जा सकता है जो प्रोटॉन के साथ उत्सर्जित बीटा कण के विद्युत चुम्बकीय संपर्क से उत्पन्न होता है। आंतरिक ब्रेम्सस्ट्रालुंग गामा किरण उत्पादन भी परिबंध न्यूट्रॉन के बीटा क्षय की एक (जैसा कि नीचे चर्चा की गई है) छोटी विशेषता है । न्यूट्रॉन क्षय की एक बहुत छोटी संख्या (लगभग चार प्रति मिलियन) तथाकथित दो-निकाय (न्यूट्रॉन) क्षय होती है, जिसमें एक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और प्रतिन्यूट्रिनो सामान्य रूप से उत्पन्न होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने में विफल रहता है। $1.009 Da$ प्रोटॉन (हाइड्रोजन की आयनीकरण ऊर्जा) से संरक्षित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा, और इसलिए एक उदासीन हाइड्रोजन परमाणु (दो निकायों में से एक) के रूप में सिर्फ इसके लिए परिबंध रहता है। इस प्रकार के मुक्त न्यूट्रॉन क्षय में, लगभग सभी न्यूट्रॉन क्षय ऊर्जा को प्रतिन्यूट्रिनो (अन्य निकाय) द्वारा ले जाया जाता है। हाइड्रोजन परमाणु केवल (क्षय ऊर्जा)/(हाइड्रोजन शेष ऊर्जा) की गति से प्रकाश की गति, या 250 किमी/सेकंड की गति से प्रतिक्षेपित होता है।

एक मुक्त प्रोटॉन का न्यूट्रॉन (साथ ही एक पॉज़िट्रॉन और एक न्यूट्रिनो) में रूपांतरण ऊर्जावान रूप से असंभव है, क्योंकि एक मुक्त न्यूट्रॉन का एक मुक्त प्रोटॉन की तुलना में अधिक द्रव्यमान होता है। लेकिन एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन या न्यूट्रिनो की उच्च-ऊर्जा संघट्टन के परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन हो सकता है।

परिबंध न्यूट्रॉन क्षय
जबकि एक मुक्त न्यूट्रॉन का आधा जीवन लगभग 10.2 मिनट होता है, नाभिक के अंदर अधिकांश न्यूट्रॉन स्थिर होते हैं। परमाणु खोल मॉडल के अनुसार, एक न्यूक्लाइड के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन एक क्वांटम यांत्रिक प्रणाली हैं जो अद्वितीय क्वांटम संख्याओं के साथ असतत ऊर्जा स्तरों में व्यवस्थित होते हैं। न्यूट्रॉन के क्षय के लिए, परिणामी प्रोटॉन को प्रारंभिक न्यूट्रॉन अवस्था की तुलना में कम ऊर्जा पर उपलब्ध अवस्था की आवश्यकता होती है। स्थिर नाभिकों में संभावित निम्न ऊर्जा अवस्थाएँ सभी पूर्ण होती हैं, जिसका अर्थ है कि प्रत्येक अवस्था में प्रोटॉन की एक युग्म एक प्रचक्रित के साथ, दूसरी निम्न प्रचक्रण के साथ होती है। जब सभी उपलब्ध प्रोटॉन अवस्थाएँ पूरित हो जाती हैं, तो पाउली अपवर्जन सिद्धांत स्थिर नाभिक के अंदर एक न्यूट्रॉन के एक प्रोटॉन के क्षय की स्वीकृति नहीं देता है। स्थिति एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनों के समान है, जहां विशिष्ट परमाणु कक्षाओं पर प्रग्रहण करने वाले इलेक्ट्रॉनों को एक फोटॉन के उत्सर्जन के साथ अपवर्जन सिद्धांत द्वारा कम, पहले से भरे, ऊर्जा अवस्थाओ में क्षय से परिबद्ध किया जाता है।

जैसा कि ऊपर वर्णित है, अस्थिर नाभिक में न्यूट्रॉन बीटा क्षय द्वारा क्षय कर सकते हैं। इस स्थितियों में, क्षय से उत्पन्न प्रोटॉन के लिए ऊर्जावान रूप से स्वीकृत क्वांटम स्थिति उपलब्ध है। इस क्षय का एक उदाहरण कार्बन-14 (6 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन) है जो लगभग 5,730 वर्षों के आधे जीवन के साथ नाइट्रोजन-14 (7 प्रोटॉन, 7 न्यूट्रॉन) में क्षय होता है।

एक नाभिक के अंदर, एक प्रोटॉन न्यूट्रॉन में परिवर्तित हो सकता है, यदि न्यूट्रॉन के लिए ऊर्जावान रूप से स्वीकृत क्वांटम अवस्था उपलब्ध हो।

इलेक्ट्रॉन प्रग्रहण के माध्यम से एक नाभिक के अंदर एक प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में परिवर्तन भी संभव है:

न्यूट्रॉन की अधिकता वाले नाभिक में न्यूट्रॉन द्वारा पॉज़िट्रॉन का प्रग्रहण भी संभव है, लेकिन यह बाधा है क्योंकि धनात्मक नाभिक द्वारा पॉज़िट्रॉन को पीछे हटा दिया जाता है, और जब वे इलेक्ट्रॉनों का सामना करते हैं तो शीघ्र से नष्ट हो जाते हैं। इसी तरह, लेकिन कहीं अधिक दुर्लभ, प्रतिक्रियाओं में व्युत्क्रम बीटा क्षय में एक न्यूक्लियॉन द्वारा न्यूट्रिनो का प्रग्रहण सम्मिलित है।

बीटा क्षय प्रकार की प्रतिस्पर्धा
प्रतिस्पर्धा में तीन प्रकार के बीटा क्षय को एकल समस्थानिक कॉपर -64 (29 प्रोटॉन, 35 न्यूट्रॉन) द्वारा चित्रित किया गया है, जिसका आधा जीवन लगभग 12.7 घंटे है। इस समस्थानिक में एक अयुग्मित प्रोटॉन और एक अयुग्मित न्यूट्रॉन होता है, इसलिए या तो प्रोटॉन या न्यूट्रॉन का क्षय हो सकता है। यह विशेष न्यूक्लाइड लगभग समान रूप से प्रोटॉन क्षय (पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन द्वारा, 18% या इलेक्ट्रॉन प्रग्रहण, 43%) या न्यूट्रॉन क्षय (इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन द्वारा, 39%) से गुजरने की संभावना है।

प्राथमिक कण भौतिकी द्वारा न्यूट्रॉन का क्षय
कण भौतिकी के मानक मॉडल के सैद्धांतिक संरचना के अंदर, न्यूट्रॉन दो अधोक्वार्क और एक ऊर्ध्व क्वार्क से बना होता है। न्यूट्रॉन के लिए एकमात्र संभावित क्षय मोड जो कि संरक्षण नियम बेरिऑन संख्या न्यूट्रॉन के क्वार्कों में से एक के लिए दुर्बल परस्पर क्रिया के माध्यम से स्वरूप बदलने वाली प्रक्रियाओं स्वरूप (भौतिकी) के लिए है। न्यूट्रॉन के अधोक्वार्क में से एक का हल्का ऊर्ध्व क्वार्क में क्षय W बोसोन के उत्सर्जन से प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रक्रिया द्वारा, बीटा क्षय के मानक मॉडल विवरण, न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन (जिसमें एक अधो और दो ऊर्ध्व क्वार्क होते हैं), एक इलेक्ट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो में क्षय होता है।

प्रोटॉन का न्यूट्रॉन में क्षय वैद्युत दुर्बल बल के माध्यम से समान रूप से होता है। प्रोटॉन के ऊर्ध्व क्वार्क में से एक का अधोक्वार्क में क्षय W बोसोन के उत्सर्जन से प्राप्त किया जा सकता है। प्रोटॉन एक न्यूट्रॉन, एक पॉज़िट्रॉन और एक इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो में विघटित हो जाता है। यह प्रतिक्रिया केवल एक परमाणु नाभिक के अंदर हो सकती है जिसमें निर्मित न्यूट्रॉन के लिए उपलब्ध कम ऊर्जा पर क्वांटम स्थिति होती है।

द्रव्यमान
द्रव्यमान स्पेक्ट्रमिति द्वारा न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को सीधे निर्धारित नहीं किया जा सकता है क्योंकि इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। लेकिन चूंकि एक प्रोटॉन और एक ड्यूटेरॉन के द्रव्यमान को द्रव्यमान स्पेक्ट्रमीटर से मापा जा सकता है, न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को ड्यूटेरॉन द्रव्यमान से प्रोटॉन द्रव्यमान घटाकर न्यूट्रॉन के द्रव्यमान और ड्यूटेरियम की आबन्ध ऊर्जा के अंतर के साथ कम (एक धनात्मक उत्सर्जित ऊर्जा के रूप में व्यक्त) किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध को सीधे एकल 2.224 MeV गामा फोटॉन की ऊर्जा ($$B_d$$) को मापने के द्वारा मापा जा सकता है, जब एक न्यूट्रॉन को कैप्चर करने वाले प्रोटॉन द्वारा ड्यूटेरॉन का निर्माण किया जाता है (यह ऊष्माक्षेपी है और शून्य-ऊर्जा न्यूट्रॉन के साथ होता है)। ड्यूटेरॉन की छोटी प्रतिक्षेप गतिज ऊर्जा ($$E_{rd}$$) (कुल ऊर्जा का लगभग 0.06%) का भी विवरण होना चाहिए।
 * $$m_n= m_d - m_p + B_d - E_{rd}$$

गामा किरण की ऊर्जा को एक्स-किरण विवर्तन तकनीकों द्वारा उच्च परिशुद्धता तक मापा जा सकता है, जैसा कि पहली बार 1948 में बेल और इलियट द्वारा किया गया था। इस तकनीक द्वारा न्यूट्रॉन द्रव्यमान के लिए सर्वोत्तम आधुनिक (1986) मान ग्रीन, एट अल द्वारा प्रदान किए गए हैं। ये एक न्यूट्रॉन द्रव्यमान देते हैं:
 * mneutron = 1.008644904(14) Da

MeV में न्यूट्रॉन द्रव्यमान का मूल्य कम परिशुद्ध रूप से ज्ञात है, Da से MeV/c2 के ज्ञात रूपांतरण में कम परिशुद्धता के कारण:
 * mneutron = 939.56563(28) MeV/c2.

न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को निर्धारित करने का एक अन्य तरीका न्यूट्रॉन के बीटा क्षय से प्रारंभ होता है, जब परिणामी प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन के संवेग को मापा जाता है।

इलेक्ट्रिक आवेश
न्यूट्रॉन का कुल विद्युत आवेश 0 e होता है। इस शून्य मान का प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण किया गया है, और न्यूट्रॉन के आवेश की वर्तमान प्रायोगिक सीमा −2(8)×10−22 e −3(13)×10−41 C है। यह मान संगत है शून्य के साथ, प्रायोगिक अनिश्चितताओं को देखते हुए (कोष्ठकों में दर्शाया गया है)। तुलनात्मक रूप से, प्रोटॉन का आवेश +1 e है।

चुंबकीय आघूर्ण
हालांकि न्यूट्रॉन एक उदासीन कण है, न्यूट्रॉन का चुंबकीय आघूर्ण शून्य नहीं होता है। न्यूट्रॉन विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है, लेकिन यह चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होता है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण के मान को पहली बार 1940 में बर्कले, कैलिफोर्निया में लुइस अल्वारेज़ और फेलिक्स बलोच द्वारा सीधे मापा गया था। अल्वारेज़ और बलोच ने न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण को μn= -1.93(2) μN होने के लिए निर्धारित किया, जहां μN परमाणु चुंबकत्व है।

न्यूट्रॉन का चुंबकीय आघूर्ण इसके क्वार्क उपसंरचना और आंतरिक आवेश वितरण का एक संकेत है। हैड्रोन के लिए क्वार्क मॉडल में, न्यूट्रॉन एक ऊर्ध्व क्वार्क (आवेश +2/3 e) और दो अधो क्वार्क (आवेश -1/3 e) से बना होता है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण को घटक क्वार्क के चुंबकीय आघूर्णों के योग के रूप में तैयार किया जा सकता है। गणना यह मानती है कि क्वार्क बिंदु-समान डायराक कणों की तरह व्यवहार करते हैं, प्रत्येक का अपना चुंबकीय आघूर्ण होता है। सरलता से, न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण को तीन क्वार्क चुंबकीय आघूर्णो के सदिश योग और न्यूट्रॉन के अंदर तीन आवेशित क्वार्कों के संचलन के कारण कक्षीय चुंबकीय आघूर्णो के परिणामस्वरूप देखा जा सकता है।

1964 में स्टैंडर्ड मॉडल की प्रारम्भिक सफलताओं में से एक मिर्जा ए.बी. बेग, बेंजामिन डब्ल्यू. ली, और अब्राहम पेस ने सैद्धांतिक रूप से प्रोटॉन और न्यूट्रॉन चुंबकीय आघूर्णों के अनुपात की गणना -3/2 की, जो 3% के अंदर प्रायोगिक मूल्य से सहमत है।  इस अनुपात के लिए मापा मूल्य -1.45989805(34) है। पाउली अपवर्जन सिद्धांत के साथ इस गणना के क्वांटम यांत्रिकी के आधार का विरोधाभास, 1964 में ऑस्कर डब्ल्यू ग्रीनबर्ग द्वारा क्वार्क के लिए वर्ण आवेश की खोज का कारण बना था।

उपरोक्त संशोधन प्रोटॉन के साथ न्यूट्रॉन की तुलना करता है, जिससे क्वार्क के जटिल व्यवहार को मॉडलों के बीच कम किया जा सकता है, और केवल यह पता लगाया जा सकता है कि अलग-अलग क्वार्क आवेश (या क्वार्क प्रकार) के प्रभाव क्या होंगे। इस तरह की गणना यह दिखाने के लिए पर्याप्त है कि न्यूट्रॉन का आंतरिक भाग अधिकतम सीमा तक प्रोटॉन जैसा है, क्वार्क संरचना में अंतर के लिए न्यूट्रॉन में अधो-क्वार्क के साथ प्रोटॉन में एक ऊर्ध्व क्वार्क का स्थान लेता है।

न्यूट्रॉन चुंबकीय आघूर्ण की गणना मोटे तौर पर तीन क्वार्क से बने बेरोन के लिए एक साधारण गैर-सापेक्षवादी, क्वांटम यांत्रिक तरंग फलन मानकर की जा सकती है। एक सीधी गणना न्यूट्रॉन, प्रोटॉन, और अन्य बेरोन के चुंबकीय आघूर्णों के लिए अधिकतम परिशुद्ध अनुमान देती है। न्यूट्रॉन के लिए, इस गणना का परिणाम यह है कि न्यूट्रॉन का चुंबकीय आघूर्ण μn= 4/3 μd − 1/3 μu द्वारा दिया जाता है, जहां μd और μu क्रमशः डाउन और ऊर्ध्व क्वार्क के चुंबकीय आघूर्ण हैं। यह परिणाम क्वार्क के आंतरिक चुंबकीय आघूर्णों को उनके कक्षीय चुंबकीय आघूर्णों के साथ जोड़ता है, और मानता है कि तीन क्वार्क एक विशेष, प्रमुख क्वांटम अवस्था में हैं।

इस गणना के परिणाम प्रोत्साहक हैं, लेकिन ऊर्ध्व या अधोक्वार्क के द्रव्यमान को एक न्यूक्लियॉन के द्रव्यमान का 1/3 माना गया। क्वार्क का द्रव्यमान वास्तव में एक न्यूक्लियॉन का लगभग 1% है। विसंगति न्यूक्लिऑन के लिए मानक मॉडल की जटिलता से उत्पन्न होती है, जहां उनका अधिकांश द्रव्यमान ग्लूऑन क्षेत्रों, आभासी कणों और उनसे जुड़ी ऊर्जा से उत्पन्न होता है जो कि प्रबल बल के आवश्यक स्वरूप हैं। इसके अतिरिक्त, क्वार्क और ग्लून्स की जटिल प्रणाली जो एक न्यूट्रॉन का निर्माण करती है, एक सापेक्षवादी संशोधन की आवश्यकता होती है। लेकिन पहले सिद्धांतों से संख्यात्मक रूप से न्यूक्लियॉन चुंबकीय आघूर्ण की सफलतापूर्वक गणना की गई है, जिसमें वर्णित सभी प्रभाव और क्वार्क समूह के लिए अधिक यथार्थवादी मूल्यों का उपयोग करना सम्मिलित है। गणना ने ऐसे परिणाम दिए जो माप के साथ उपयुक्त समझौते में थे, लेकिन इसके लिए महत्वपूर्ण गणना संसाधनों की आवश्यकता थी।

प्रचक्रण
न्यूट्रॉन एक प्रचक्रण $879.4 s$ कण है, अर्थात्, यह आंतरिक कोणीय संवेग के समान एक फर्मियन $0 e$ $-2 e$ है, जहां $2.9 e⋅cm$ कम प्लैंक स्थिरांक है। न्यूट्रॉन की खोज के कई वर्षों बाद तक, इसका परिशुद्ध चक्रण अस्पष्ट था। हालांकि इसे एक प्रचक्रण 1/2 डायराक कण माना गया था, संभावना है कि न्यूट्रॉन एक प्रचक्रण 3/2 कण था। एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण की अंतःक्रियाओं का उपयोग अंततः न्यूट्रॉन के प्रचक्रण को निर्धारित करने के लिए किया गया था 1949 में, ह्यूजेस और बर्गी ने लौह चुंबकीय दर्पण से परावर्तित न्यूट्रॉन को मापा और पाया कि प्रतिबिंबों का कोणीय वितरण प्रचक्रण $1.16 fm^{3}$ के अनुरूप था। 1954 में, शेरवुड, स्टीफेंसन और बर्नस्टीन ने स्टर्न-गेरलाच प्रयोग में न्यूट्रॉन का उपयोग किया, जिसने न्यूट्रॉन प्रचक्रण अवस्थाओं को अलग करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया। उन्होंने दो ऐसे प्रचक्रण अवस्थाओ को रिकॉर्ड किया, जो एक प्रचक्रण $-0.966$ कण के अनुरूप हैं।

एक फ़र्मियन के रूप में, न्यूट्रॉन पाउली अपवर्जन सिद्धांत के अधीन है; दो न्यूट्रॉनों की क्वांटम संख्या समान नहीं हो सकती। यह अध: पतन दबाव का स्रोत है जो न्यूट्रॉन तारा को संभव बनाता है।

आवेश वितरण की संरचना और ज्यामिति
2007 में एक मॉडल-स्वतंत्र विश्लेषण की विशेषता वाले एक लेख ने निष्कर्ष निकाला कि न्यूट्रॉन में एक ऋणात्मक आवेश बाहरी, एक धनात्मक आवेश मध्य और एक ऋणात्मक कोर है। एक सरल उत्कृष्ट दृष्टिकोण में, न्यूट्रॉन की ऋणात्मक परत इसे प्रोटॉन की ओर आकर्षित होने में सहायता करती है जिसके साथ यह नाभिक में संपर्क करता है; लेकिन न्यूट्रॉन और प्रोटॉन के बीच मुख्य आकर्षण परमाणु बल के माध्यम से होता है, जिसमें विद्युत आवेश सम्मिलित नहीं होता है।

न्यूट्रॉन के आवेश वितरण का सरलीकृत उत्कृष्ट दृष्टिकोण भी इस तथ्य की व्याख्या करता है कि न्यूट्रॉन चुंबकीय द्विध्रुवीय अपने प्रचक्रण कोणीय गति सदिश (प्रोटॉन की तुलना में) से विपरीत दिशा में इंगित करता है। यह न्यूट्रॉन को, प्रभाव में, एक चुंबकीय आघूर्ण देता है जो एक ऋणात्मक रूप से आवेशित कण जैसा दिखता है। इसे आवेश वितरण से बना एक उदासीन न्यूट्रॉन के साथ उत्कृष्ट रूप से सामंजस्य किया जा सकता है जिसमें न्यूट्रॉन के ऋणात्मक उप-भागों में वितरण का एक बड़ा औसत त्रिज्या होता है, और इसलिए धनात्मक भागों की तुलना में कण के चुंबकीय द्विध्रुवीय आघूर्ण में अधिक योगदान करते हैं, जो औसत रूप से कोर के समीप होते हैं।

विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण
मानक मॉडल न्यूट्रॉन के अंदर धनात्मक और ऋणात्मक आवेश के एक छोटे से पृथक्करण की भविष्यवाणी करता है जिससे स्थायी विद्युत द्विध्रुवीय आघूर्ण होता है। लेकिन अनुमानित मूल्य प्रयोगों की वर्तमान संवेदनशीलता से अपेक्षाकृत अधिक नीचे है। कण भौतिकी में कई असाधित समस्याओ से, यह स्पष्ट है कि मानक मॉडल सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं का अंतिम और पूर्ण विवरण नहीं है। मानक मॉडल से आगे जाने वाले नए सिद्धांत सामान्य रूप से न्यूट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय आघूर्ण के लिए बहुत बड़ी भविष्यवाणियां करते हैं। वर्तमान में, कम से कम चार प्रयोग पहली बार परिमित न्यूट्रॉन विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण को मापने का प्रयास कर रहे हैं, जिनमें सम्मिलित हैं:
 * लाउ-लैंगविन संस्थान में निम्नतापीय न्यूट्रॉन ईडीएम प्रयोग स्थापित किया जा रहा है
 * पॉल स्केरर संस्थान में नए यूसीएन स्रोत पर एनईडीएम प्रयोग निर्माणाधीन है
 * समुत्खंडन न्यूट्रॉन स्रोत पर एनईडीएम प्रयोग की परिकल्पना की जा रही है
 * एनईडीएम प्रयोग संस्थान लाउ-लैंगविन में बनाया जा रहा है

प्रतिन्यूट्रॉन
प्रतिन्यूट्रॉन न्यूट्रॉन का प्रति-कण है। प्रतिप्रोटॉन की खोज के एक साल बाद 1956 में ब्रूस कॉर्क द्वारा इसकी खोज की गई थी। सीपीटी-समरूपता कणों और प्रति-कण के सापेक्ष गुणों पर प्रबल प्रतिबंध लगाती है, इसलिए प्रतिन्यूट्रॉन का अध्ययन सीपीटी-समरूपता पर कठिन परीक्षण प्रदान करता है। न्यूट्रॉन और प्रतिन्यूट्रॉन के द्रव्यमान में भिन्नात्मक अंतर (9±6)×10−5 है। चूंकि अंतर शून्य से केवल दो मानक विचलन के बारे में है, यह सीपीटी-उल्लंघन का कोई ठोस प्रमाण नहीं देता है।

डाइन्यूट्रॉन और टेट्रान्यूट्रॉन
बेरिलियम-14 नाभिक के विघटन की टिप्पणियों के आधार पर परमाणु भौतिकी के लिए सीएनआरएस प्रयोगशाला में फ्रांसिस्को-मिगुएल मार्क्वेस के नेतृत्व में एक टीम द्वारा 4 न्यूट्रॉन या टेट्रान्यूट्रॉन के स्थिर समूहों के अस्तित्व की परिकल्पना की गई है। यह विशेष रूप से रोचक है क्योंकि वर्तमान सिद्धांत बताता है कि इन समूहों को स्थिर नहीं होना चाहिए।

फरवरी 2016 में, टोक्यो विश्वविद्यालय के जाजल भौतिक विज्ञानी सुसुमु शिमौरा और उनके सहकर्मियों ने बताया कि उन्होंने प्रायोगिक रूप से पहली बार कथित टेट्रान्यूट्रॉन का अवलोकन किया था। विश्व के परमाणु भौतिकविदों का कहना है कि यदि इस खोज की पुष्टि हो जाती है तो यह परमाणु भौतिकी के क्षेत्र में एक लक्ष्य होगा और निश्चित रूप से परमाणु बलों के बारे में हमारी समझ को प्रबल होगा।

डाइन्यूट्रॉन एक अन्य काल्पनिक कण है। 2012 में, मिशिगन राज्य विश्वविद्यालय के आर्टेमिस स्पायरो और सहकर्मियों ने बताया कि उन्होंने पहली बार 16Be के क्षय में डाइन्यूट्रॉन उत्सर्जन देखा। डाइन्यूट्रॉन स्वरूप दो न्यूट्रॉन के बीच एक छोटे से उत्सर्जन कोण से प्रमाणित होता है। लेखकों ने इस द्रव्यमान क्षेत्र के लिए मानक अन्तः क्रिया का उपयोग करते हुए शेल मॉडल गणनाओं के साथ अच्छे समझौते में दो-न्यूट्रॉन पृथक्करण ऊर्जा को 1.35 (10) MeV मापा।

न्यूट्रोनियम और न्यूट्रॉन तारे
माना जाता है कि अत्यधिक उच्च दबाव और तापमान पर, न्यूक्लिऑन और इलेक्ट्रॉन स्थूल न्यूट्रोनिक पदार्थ में विफल हो जाते हैं, जिसे न्यूट्रोनियम कहा जाता है। यह न्यूट्रॉन तारों में होने का अनुमान है।

न्यूट्रॉन तारा के अंदर अत्यधिक दबाव न्यूट्रॉन को घन समरूपता में विकृत कर सकता है, जिससे न्यूट्रॉन की प्रबल संकुलन हो सकती है।

जांच
आयनीकरण (जैसे अभ्र कक्ष में) के पथ की जांच करके विद्युत का आवेश प्राथमिक कण का पता लगाने का सामान्य माध्यम सीधे न्यूट्रॉन के लिए काम नहीं करता है। न्यूट्रॉन जो परमाणुओं को बड़े पैमाने पर प्रकीर्णन करते हैं, एक आयनीकरण पथ बना सकते हैं जो पता लगाने योग्य है, लेकिन प्रयोग करना उतना आसान नहीं है; न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए अन्य साधन, जिसमें उन्हें परमाणु नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करने की स्वीकृति सम्मिलित है, अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं। न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए सामान्य रूप से उपयोग की जाने वाली विधियों को मुख्य रूप से न्यूट्रॉन प्रग्रहण या प्रत्यास्थ प्रकीर्णन पर निर्भर परमाणु प्रक्रियाओं के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।

न्यूट्रॉन प्रग्रहण द्वारा न्यूट्रॉन का पता लगाना
न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए एक सामान्य विधि में न्यूट्रॉन प्रग्रहण प्रतिक्रियाओं से जारी ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना सम्मिलित है। कुछ न्यूक्लाइड्स में एक उच्च न्यूट्रॉन प्रग्रहण परिक्षेत्र (भौतिकी) होता है, जो न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की संभावना है। न्यूट्रॉन पर प्रग्रहण करने पर, यौगिक नाभिक अधिक आसानी से पता लगाने योग्य विकिरण का उत्सर्जन करता है, उदाहरण के लिए एक अल्फा कण, जिसे तब पता लगाया जाता है। न्यूक्लाइड्स 3Helium, 6Lithium, 10Boron, 233Uranium, 235Uranium, 237Neptunium, और 239Plutonium इस प्रयोजन के लिए उपयोगी हैं।

प्रत्यास्थ प्रकीर्णन से न्यूट्रॉन का संसूचक
न्यूट्रॉन नाभिक को प्रत्यास्थ रूप से प्रकीर्णन सकते हैं, जिससे संघट्टित हुआ नाभिक पीछे हट सकता है। गतिज रूप से, एक न्यूट्रॉन एक भारी नाभिक की तुलना में एक हल्के नाभिक जैसे हाइड्रोजन या हीलियम में अधिक ऊर्जा स्थानांतरित कर सकता है। प्रत्यास्थ प्रकीर्णन पर निर्भर संसूचकों को तीव्र न्यूट्रॉन संसूचक कहा जाता है। पीछे हटने वाले नाभिक संघट्टन के माध्यम से आगे के परमाणुओं को आयनित और उत्तेजित कर सकते हैं। इस तरह से उत्पादित आवेश और/या प्रदीप्ति प्रकाश को संसूचित संकेत उत्पन्न करने के लिए एकत्र किया जा सकता है। तेजी से न्यूट्रॉन का पता लगाने में एक बड़ी चुनौती समान संसूचक में गामा विकिरण द्वारा उत्पन्न गलत संकेतों से ऐसे संकेतों को पहचानना है। गामा-किरण संकेतों से न्यूट्रॉन संकेतों को अलग करने के लिए कंपन आकार विभेदन जैसी विधियों का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि कुछ अकार्बनिक प्रस्फुरक- संसूचक को बिना किसी अतिरिक्त तकनीकों के स्वाभाविक रूप से मिश्रित विकिरण क्षेत्रों में न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए विकसित किया गया है।

तीव्र न्यूट्रॉन संसूचकों को अवमंदक की आवश्यकता नहीं होने का लाभ होता है, और इसलिए वे न्यूट्रॉन की ऊर्जा, आगमन के समय और कुछ स्थितियों में घटना की दिशा को मापने में सक्षम होते हैं।

स्रोत और उत्पादन
मुक्त न्यूट्रॉन अस्थिर होते हैं, हालांकि उनके पास परिमाण के कई आदेशों द्वारा किसी भी अस्थिर उपपरमाण्विक कण का सबसे लंबा आधा जीवन होता है। उनका आधा जीवन अभी भी लगभग 10 मिनट का है, इसलिए उन्हें केवल उन स्रोतों से प्राप्त किया जा सकता है जो उन्हें निरंतर उत्पन्न करते हैं।

प्राकृतिक न्यूट्रॉन परिप्रेक्ष्य- मुक्त न्यूट्रॉन का एक छोटा प्राकृतिक परिप्रेक्ष्य प्रवाह पृथ्वी पर प्रत्येक स्थान पर सम्मिलित है। वायुमंडल में और समुद्र की गहराई में, न्यूट्रॉन परिप्रेक्ष्य वातावरण के साथ ब्रह्मांडीय किरण की अंतःक्रिया द्वारा निर्मित म्यूऑन के कारण होती है। ये उच्च-ऊर्जा म्यूऑन जल और मिट्टी में अपेक्षाकृत अधिक गहराई तक प्रवेश करने में सक्षम हैं। वहाँ, परास परमाणु नाभिक में, अन्य प्रतिक्रियाओं के बीच वे उत्खंडन प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करते हैं जिसमें एक न्यूट्रॉन नाभिक से मुक्त होता है। भूपर्पटी के अंदर एक दूसरा स्रोत न्यूट्रॉन है जो मुख्य रूप से पर्पटी खनिजों में सम्मिलित यूरेनियम और थोरियम के सामान्य विखंडन से उत्पन्न होता है। न्यूट्रॉन परिप्रेक्ष्य एक जैविक जोखिम होने के लिए पर्याप्त प्रबल नहीं है, लेकिन यह बहुत उच्च वियोजन वाले कण संसूचकों के लिए महत्वपूर्ण है जो बहुत ही दुर्लभ घटनाओं की जांच कर रहे हैं, जैसे कि (परिकल्पित) परस्पर क्रिया जो काले पदार्थ के कणों के कारण हो सकती है। हाल के शोध से पता चला है कि तूफान भी MeV के कई दसियों तक की ऊर्जा के साथ न्यूट्रॉन का उत्पादन कर सकता है। हाल के शोध से पता चला है कि इन न्यूट्रॉन का प्रवाह 10−9 और 10−13 प्रति एमएस और प्रति m2 के बीच है, जो पता लगाने की ऊंचाई पर निर्भर करता है। इनमें से अधिकांश न्यूट्रॉन की ऊर्जा, 20 MeV की प्रारंभिक ऊर्जा के साथ भी, 1 ms के अंदर keV श्रेणी तक कम हो जाती है।

मंगल ग्रह की सतह पर और भी प्रबल न्यूट्रॉन परिप्रेक्ष्य विकिरण उत्पन्न होता है, जहां का वातावरण ब्रह्मांडीय किरण म्यूऑन उत्पादन और न्यूट्रॉन-उत्खंडन से न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त मोटा है, लेकिन उत्पादित न्यूट्रॉन से महत्वपूर्ण सुरक्षा प्रदान करने के लिए पर्याप्त स्थूल नहीं है। ये न्यूट्रॉन न केवल सीधे नीचे की ओर जाने वाले न्यूट्रॉन विकिरण से मंगल ग्रह की सतह न्यूट्रॉन विकिरण जोखिम उत्पन्न करते हैं, स्थूलि मंगल ग्रह की सतह से न्यूट्रॉन के प्रतिबिंब से भी एक महत्वपूर्ण जोखिम उत्पन्न कर सकते हैं, जो मंगल ग्रह के संरचना या उत्पत्तिस्थान से ऊपर की ओर प्रवेश करने वाले परावर्तित न्यूट्रॉन विकिरण का उत्पादन करेगा।

अनुसंधान के लिए न्यूट्रॉन के स्रोत- इनमें कुछ प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय (सामान्य विखंडन और न्यूट्रॉन उत्सर्जन), और कुछ परमाणु प्रतिक्रियाओं से सम्मिलित हैं। सुविधाजनक परमाणु प्रतिक्रियाओं में टेबलटॉप प्रतिक्रियाएं सम्मिलित हैं जैसे प्राकृतिक अल्फा और कुछ न्यूक्लाइड्स की गामा बमबारी, प्रायः बेरिलियम या ड्यूटेरियम, और प्रेरित परमाणु विखंडन, जैसे कि नाभिकीय रिएक्टर में होता है। इसके अतिरिक्त, उच्च-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाएं (जैसे कि ब्रह्मांडीय विकिरण वर्षा या त्वरक संघट्टन में होती हैं) भी लक्ष्य नाभिक के विघटन से न्यूट्रॉन उत्पन्न करती हैं। छोटे (टेबलटॉप) कण त्वरक इस तरह से मुक्त न्यूट्रॉन का उत्पादन करने के लिए अनुकूलित होते हैं, जिन्हें न्यूट्रॉन जनित्र कहा जाता है। व्यवहार में, न्यूट्रॉन के सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले छोटे प्रयोगशाला स्रोत न्यूट्रॉन उत्पादन को शक्ति देने के लिए रेडियोधर्मी क्षय का उपयोग करते हैं। एक विख्यात न्यूट्रॉन-उत्पादक रेडियोसमस्थानिक, कलिफ़ोरनियम क्षय (अर्ध-जीवन 2.65 वर्ष) सामान्य विखंडन द्वारा 3.7 न्यूट्रॉन प्रति विखंडन के उत्पादन के साथ समय का 3% होता है, और इस प्रक्रिया से एकल न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। रेडियो समस्थानिक द्वारा संचालित परमाणु प्रतिक्रिया स्रोत (जिसमें दो पदार्थ सम्मिलित हैं) एक अल्फा क्षय स्रोत और एक बेरिलियम लक्ष्य का उपयोग करते हैं, या फिर एक स्रोत से उच्च-ऊर्जा गामा विकिरण का स्रोत होता है जो बीटा क्षय के बाद गामा क्षय से गुजरता है, जो परस्पर क्रिया पर फोटोन्यूट्रॉन का उत्पादन करता है। साधारण स्थिर बेरिलियम के साथ उच्च-ऊर्जा गामा किरण, या फिर भारी जल में ड्यूटेरियम के साथ करता है। बाद के प्रकार का एक लोकप्रिय स्रोत रेडियोधर्मी एंटीमनी -124 धनात्मक बेरिलियम है, एक प्रणाली जिसमें 60.9 दिनों का आधा जीवन होता है, जिसे प्राकृतिक एंटीमनी (जो कि 42.8% स्थिर एंटीमनी -123 है) से न्यूट्रॉन के साथ सक्रिय करके बनाया जा सकता है। परमाणु रिएक्टर, फिर वहाँ पहुँचाया जाता है जहाँ न्यूट्रॉन स्रोत की आवश्यकता होती है।

नाभिकीय रिएक्टर स्वाभाविक रूप से मुक्त न्यूट्रॉन उत्पन्न करते हैं; उनकी भूमिका ऊर्जा उत्पादन श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखना है। तीव्र न्यूट्रॉन विकिरण का उपयोग न्यूट्रॉन सक्रियण की प्रक्रिया के माध्यम से विभिन्न रेडियोसमस्थानिक बनाने के लिए भी किया जा सकता है, जो न्यूट्रॉन प्रग्रहण का एक प्रकार है।

प्रायोगिक संलयन शक्ति अपशिष्ट उत्पाद के रूप में मुक्त न्यूट्रॉन का उत्पादन करती है। लेकिन ये न्यूट्रॉन ही हैं जिनमें अधिकांश ऊर्जा होती है, और उस ऊर्जा को एक उपयोगी रूप में परिवर्तित करना एक कठिन अभियांत्रिक चुनौती प्रमाणित हुई है। संलयन रिएक्टर जो न्यूट्रॉन उत्पन्न करते हैं, वे रेडियोधर्मी अपशिष्ट उत्पन्न करने की संभावना रखते हैं, लेकिन अपशिष्ट न्यूट्रॉन-सक्रिय हल्का समस्थानिक से बना होता है, जिसमें 10,000 वर्षों के सामान्य अर्ध-जीवन की तुलना में अपेक्षाकृत कम (50-100 वर्ष) क्षय अवधि होती है। विखंडन अपशिष्ट के लिए, जो मुख्य रूप से अल्फा-उत्सर्जक परायुरेनिक एक्टिनाइड्स के लंबे आधे जीवन के कारण होता है। कुछ परमाणु संलयन-विखंडन संकर को उन न्यूट्रॉन का उपयोग करने के लिए प्रस्तावित किया जाता है ताकि या तो एक उप-महत्वपूर्ण रिएक्टर को बनाए रखा जा सके या हानिकारक लंबे समय तक रहने वाले परमाणु अवशिष्ट को कम जीवित या स्थिर न्यूक्लाइड में परिवर्तित किया जा सके।

उत्पादन के बाद न्यूट्रॉन किरण-पुंज और किरण-पुंज का संशोधन
न्यूट्रॉन अभिगमन द्वारा न्यूट्रॉन स्रोतों से मुक्त न्यूट्रॉन किरण-पुंज प्राप्त किए जाते हैं। तीव्र न्यूट्रॉन स्रोतों तक पहुंच के लिए, शोधकर्ताओं को एक विशेष न्यूट्रॉन अनुसंधान सुविधा में जाना चाहिए जो एक शोध रिएक्टर या उत्खंडन स्रोत संचालित करता है।

न्यूट्रॉन के कुल विद्युत आवेश की कमी के कारण उन्हें चलाना या तेज करना कठिन हो जाता है। आवेशित कणों को विद्युत क्षेत्र या चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित, मंद या विक्षेपित किया जा सकता है। इन विधियों का न्यूट्रॉन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। लेकिन न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण के कारण अमानवीय चुंबकीय क्षेत्रों के उपयोग से कुछ प्रभाव प्राप्त किए जा सकते हैं। न्यूट्रॉन को उन विधियों द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है जिनमें न्यूट्रॉन अवमंदक, न्यूट्रॉन परावर्तक और न्यूट्रॉन-वेग संकलन सम्मिलित हैं। फोटॉन के लिए फैराडे प्रभाव के अनुरूप विधि में चुंबकीय पदार्थ के माध्यम से संचरण द्वारा तापीय न्यूट्रॉन को ध्रुवीकृत किया जा सकता है। चुंबकीय दर्पणों और चुंबकीय अंतःक्षेप फिल्टर के उपयोग से 6-7 आंग्स्ट्रॉम के तरंग दैर्ध्य के ठंडे न्यूट्रॉन उच्च स्तर के ध्रुवीकरण के किरण-पुंज में उत्पादित किए जा सकते हैं।

अनुप्रयोग
कई परमाणु प्रतिक्रियाओं में न्यूट्रॉन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन प्रग्रहण के परिणामस्वरूप प्रायः न्यूट्रॉन सक्रियण होता है, जो रेडियोधर्मिता को प्रेरित करता है। विशेष रूप से, न्यूट्रॉन और उनके व्यवहार का ज्ञान नाभिकीय रिएक्टरों और नाभिकीय उपकरणों के विकास में महत्वपूर्ण रहा है। यूरेनियम-235 और प्लूटोनियम -239 जैसे तत्वों का परमाणु विखंडन उनके न्यूट्रॉन के अवशोषण के कारण होता है।

न्यूट्रॉन विवर्तन, छोटे-कोण न्यूट्रॉन प्रकीर्णन और न्यूट्रॉन परावर्तनमिति के लिए न्यूट्रॉन प्रकीर्णन की सुविधा में सामान्य रूप से शीत, तापीय और गर्म न्यूट्रॉन विकिरण का उपयोग किया जाता है। मंद न्यूट्रॉन पदार्थ तरंगें परावर्तन, अपवर्तन, विवर्तन और अन्तःक्षेप सहित प्रकाश के ज्यामितीय और तरंग प्रकाशिकी के समान गुण प्रदर्शित करती हैं। न्यूट्रॉन अलग-अलग प्रकीर्णन वाले परिक्षेत्र (भौतिकी) द्वारा परमाणु विरोधाभासों के संदर्भ में एक्स-किरण के पूरक हैं, अप्रत्यास्थ न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रमदर्शी और पदार्थ में गहन प्रवेश के लिए चुंबकत्व ऊर्जा सीमा के प्रति संवेदनशीलता उत्पन्न होती है।

खोखले कांच केशिका नलिकाओ के अंदर या गर्तिकायित एल्यूमीनियम प्लेटों से प्रतिबिंब द्वारा कुल आंतरिक प्रतिबिंब के आधार पर न्यूट्रॉन लेंस के विकास ने न्यूट्रॉन सूक्ष्मदर्शी और न्यूट्रॉन / गामा-किरण टोमोग्राफी में चल रहे शोध को प्रेरित किया है।

न्यूट्रॉन का एक प्रमुख उपयोग पदार्थ में तत्वों से विलंबित और त्वरित गामा किरणों को उत्तेजित करना है। यह न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (एनएए) और शीघ्र गामा न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (पीजीएनएए) का आधार बनता है। एनएए का उपयोग प्रायः नाभिकीय रिएक्टर में पदार्थों के छोटे नमूनों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, जबकि पीजीएनएए का उपयोग प्रायः बोर छिद्र के आसपास भूमिगत चट्टानों और वाहक बेल्ट पर औद्योगिक स्थूल पदार्थ का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।

न्यूट्रॉन उत्सर्जक का एक अन्य उपयोग प्रकाश नाभिक का पता लगाना है, विशेष रूप से जल के अणुओं में पाए जाने वाले हाइड्रोजन का पता लगाया जाता है। जब एक तेज़ न्यूट्रॉन एक हल्के नाभिक से संघट्टित है, तो वह अपनी ऊर्जा का एक बड़ा भाग नष्ट कर देता है। हाइड्रोजन नाभिक से परावर्तित होने के बाद मंद न्यूट्रॉन जांच में वापस आने की दर को मापकर, एक न्यूट्रॉन जांच मिट्टी में जल की मात्रा निर्धारित कर सकती है।

चिकित्सा संशोधन
क्योंकि न्यूट्रॉन विकिरण सूक्ष्म और आयनीकरण दोनों है, इसका चिकित्सा संशोधन के लिए उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, न्यूट्रॉन विकिरण का प्रभावित क्षेत्र को रेडियोधर्मी छोड़ने का दुर्भाग्यपूर्ण दुष्प्रभाव हो सकता है। इसलिए न्यूट्रॉन टोमोग्राफी एक व्यवहार्य चिकित्सा अनुप्रयोग नहीं है।

तीव्र न्यूट्रॉन चिकित्सा कैंसर के उपचार के लिए सामान्य रूप से 20 MeV से अधिक उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन का उपयोग करती है। कैंसर की विकिरण चिकित्सा आयनीकरण विकिरण के लिए कोशिकाओं की जैविक प्रतिक्रिया पर आधारित है। यदि कैंसर वाले क्षेत्रों को नुकसान पहुंचाने के लिए छोटे सत्रों में विकिरण दिया जाता है, तो सामान्य ऊतक के पास स्वयं को सही करने का समय होगा, जबकि ट्यूमर कोशिकाएं प्रायः ऐसा नहीं कर पाती हैं। न्यूट्रॉन विकिरण गामा विकिरण की तुलना में परिमाण के क्रम में एक कैंसर क्षेत्र में ऊर्जा वितरित कर सकता है।

कैंसर के उपचार के लिए कैंसर के न्यूट्रॉन प्रग्रहण चिकित्सा ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन के किरण-पुंज का उपयोग किया जाता है। बोरॉन न्यूट्रॉन प्रग्रहण चिकित्सा में, रोगी को एक दवा दी जाती है जिसमें बोरॉन होता है और जो लक्षित करने के लिए ट्यूमर में अधिमान्य रूप से जमा होता है। इसके बाद ट्यूमर पर बहुत कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉनों (हालांकि प्रायः तापीय ऊर्जा से अधिक) को एक साथ दबाब दिया जाता है, जो बोरॉन में बोरॉन-10 समस्थानिक द्वारा प्रग्रहण कर लिए जाते हैं, जो बोरॉन-11 की एक उत्तेजित अवस्था उत्पन्न करता है जो तब लिथियम-7 और लिथियम-7 का उत्पादन करने के लिए क्षय हो जाता है। एक अल्फा कण जिसमें घातक कोशिका को मारने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, लेकिन आस-पास की कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाने के लिए अपर्याप्त सीमा होती है। कैंसर के उपचार के लिए इस तरह की चिकित्सा को प्रयुक्त करने के लिए, एक न्यूट्रॉन स्रोत जिसकी तीव्रता एक हजार मिलियन (109) न्यूट्रॉन प्रति सेकंड प्रति सेमी2 को प्राथमिकता दी जाती है। इस तरह के प्रवाह के लिए एक शोध नाभिकीय रिएक्टर की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा
मुक्त न्यूट्रॉन के संपर्क में आना जोखिमपूर्ण हो सकता है, क्योंकि निकाय में अणुओं के साथ न्यूट्रॉन की परस्पर क्रिया अणुओं और परमाणुओं में व्यवधान उत्पन्न कर सकती है, और ऐसी प्रतिक्रियाएं भी उत्पन्न कर सकती हैं जो विकिरण के अन्य रूपों (जैसे प्रोटॉन) को उत्पन्न करती हैं। विकिरण सुरक्षा की सामान्य सावधानियाँ प्रयुक्त होती हैं: जोखिम से बचें, स्रोत से यथासंभव दूर रहें, और जोखिम का समय कम से कम रखें। लेकिन न्यूट्रॉन जोखिम से कैसे बचा जाए, इस पर विशेष विचार किया जाना चाहिए। अन्य प्रकार के विकिरण के लिए, जैसे, अल्फा कण, बीटा कण, या गामा किरणें, एक उच्च परमाणु संख्या वाली पदार्थ और उच्च घनत्व के साथ अच्छा परीक्षण होता है; प्रायः सीसा का उपयोग किया जाता है। हालांकि, यह दृष्टिकोण न्यूट्रॉन के साथ काम नहीं करेगा, क्योंकि न्यूट्रॉन का अवशोषण सीधे परमाणु संख्या के साथ नहीं बढ़ता है, जैसा कि यह अल्फा, बीटा और गामा विकिरण के साथ होता है। इसके अतिरिक्त किसी को पदार्थ के साथ न्यूट्रॉन की विशेष परस्पर क्रिया (उपरोक्त पहचान पर अनुभाग देखें) को देखने की आवश्यकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन युक्त पदार्थ का उपयोग प्रायः न्यूट्रॉन से संरक्षण के लिए किया जाता है, क्योंकि साधारण हाइड्रोजन दोनों ही न्यूट्रॉन को प्रकीर्णन और मंद करता है। इसका अर्थ प्रायः यह होता है कि सरल कंक्रीट खंड या यहां तक ​​कि पैराफिन-भारित प्लास्टिक खंड न्यूट्रॉन से कहीं अधिक सघन पदार्थ की तुलना में अधिक सुरक्षा प्रदान करते हैं। मंद करने के बाद, न्यूट्रॉन को एक समस्थानिक के साथ अवशोषित किया जा सकता है जिसमें मंद न्यूट्रॉन के लिए द्वितीयक प्रग्रहण विकिरण, जैसे लिथियम -6 के बिना उच्च संबंध होता है।

हाइड्रोजन युक्त जल परमाणु विखंडन रिएक्टरों में न्यूट्रॉन अवशोषण को प्रभावित करता है: सामान्य रूप से, न्यूट्रॉन सामान्य जल से इतनी दृढ़ता से अवशोषित होते हैं कि विखंडनीय समस्थानिक के साथ ईंधन संवर्धन की आवश्यकता होती है। भारी जल में ड्यूटेरियम में न्यूट्रॉन के लिए प्रोटियम (सामान्य प्रकाश हाइड्रोजन) की तुलना में बहुत कम अवशोषण संबंध होता है। इसलिए, न्यूट्रॉन प्रग्रहण की तुलना में परमाणु विखंडन की संभावना को बढ़ाने के लिए न्यूट्रॉन वेग को मंद (न्यूट्रॉन अवमंदक) करने के लिए ड्यूटेरियम का उपयोग अफ़ीम-प्रकार के रिएक्टरों में किया जाता है।

तापीय न्यूट्रॉन
तापीय न्यूट्रॉन मुक्त न्यूट्रॉन होते हैं जिनकी ऊर्जा कमरे के तापमान पर kT = 0.0253 eV (4.0×10−21 J) के साथ मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण है। यह 2.2 किमी/एस की विशेषता (औसत, या औसत नहीं) गति देता है। 'तापीय' नाम उनकी ऊर्जा से आता है जो कि कमरे के तापमान की गैस या वे पदार्थ हैं जो वे पार कर रहे हैं। ऊर्जा और अणुओं की गति के लिए गतिज सिद्धांत देखें। नाभिक के साथ कई संघट्टनों (प्रायः 10-20 की सीमा में) के बाद, न्यूट्रॉन इस ऊर्जा स्तर पर पहुंचते हैं, बशर्ते कि वे अवशोषित न हों।

कई पदार्थों में, तापीय न्यूट्रॉन प्रतिक्रियाएं तेज न्यूट्रॉन से जुड़े प्रतिक्रियाओं की तुलना में अधिक प्रभावी परिक्षेत्र दिखाती हैं, और इसलिए तापीय न्यूट्रॉन को किसी भी परमाणु नाभिक द्वारा अधिक आसानी से (अर्थात उच्च संभावना के साथ) अवशोषित किया जा सकता है, जिससे वे एक भारी और अक्सर बनाने के साथ संघट्टित होते हैं। परिणामस्वरूप रासायनिक तत्व का अस्थिर समस्थानिक है।

अधिकांश नाभिकीय रिएक्टर एक न्यूट्रॉन अवमंदक का उपयोग मंद करने के लिए करते हैं, या न्यूट्रॉन को ऊष्मीकरण करते हैं जो परमाणु विखंडन द्वारा उत्सर्जित होते हैं ताकि वे अधिक आसानी से प्रग्रहण कर सकें, जिससे आगे विखंडन हो। अन्य, जिन्हें तेज ब्रीडर रिएक्टर कहा जाता है, सीधे विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन का उपयोग करते हैं।

शीत न्यूट्रॉन
कोल्ड न्यूट्रॉन तापीय न्यूट्रॉन होते हैं जिन्हें बहुत ठंडे पदार्थ जैसे तरल ड्यूटेरियम में संतुलित किया जाता है। इस तरह के ठंडे स्रोत को शोध रिएक्टर या उत्खंडन स्रोत के अवमंदक में रखा जाता है। शीत न्यूट्रॉन न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों के लिए विशेष रूप से मूल्यवान हैं।

अपेक्षाकृत कम प्रवाह और ऑप्टिकल घटकों की कमी के कारण तापीय न्यूट्रॉन के उपयोग की तुलना में ठंडे और बहुत ठंडे न्यूट्रॉन (वीसीएन) का उपयोग अल्प सीमित रहा है। हालांकि, वीसीएन के उपयोग को बढ़ावा देने के लिए वैज्ञानिक समुदाय को अधिक विकल्प प्रदान करने के लिए नवप्रवर्तनशील समाधान प्रस्तावित किए गए हैं।



अतिशीतित न्यूट्रॉन
अतिशीतित न्यूट्रॉन कुछ केल्विन के तापमान पर कम न्यूट्रॉन अवशोषण परिक्षेत्र वाले पदार्थों में ठंडे न्यूट्रॉन के अप्रत्यास्थ प्रकीर्णन से उत्पन्न होते हैं, जैसे कि ठोस ड्यूटेरियम या सुपरफ्लुइड हीलियम होते है। एक वैकल्पिक उत्पादन विधि डॉपलर विस्थापन का समुपयोजन करने वाले ठंडे न्यूट्रॉन का यांत्रिक मंद है।

विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन
तेज न्यूट्रॉन एक मुक्त न्यूट्रॉन है जिसका गतिज ऊर्जा स्तर समीप होता है $-1.042 μ_{B}$ ($-1.913 μ_{N}$), इसलिए ~ की गति$3.7 fm^{3}$ (~प्रकाश की गति का 5%) होती है। उन्हें निम्न-ऊर्जा तापीय न्यूट्रॉन, और उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन से अलग करने के लिए विखंडन ऊर्जा या तेज़ न्यूट्रॉन नाम दिया गया है, जो अंतरिक्ष किरणवर्षण या त्वरक में उत्पादित होते हैं। तीव्र न्यूट्रॉन परमाणु विखंडन जैसी परमाणु प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित होते हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विखंडन में उत्पादित न्यूट्रॉन में 0 से ~14 MeV तक गतिज ऊर्जा का मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण है, 2 MeV की औसत ऊर्जा (235U विखंडन न्यूट्रॉन के लिए), और केवल 0.75 MeV का एक मोड है, जिसका अर्थ है कि अधिक उनमें से आधे से अधिक तेजी से अर्हता प्राप्त नहीं करते हैं और इस प्रकार 238U और 232Th जैसे उत्पादनशील पदार्थों में विखंडन प्रारंभ करने का लगभग कोई अवसर नहीं है।

तीव्र न्यूट्रॉन को विमंदन नामक प्रक्रिया के माध्यम से तापीय न्यूट्रॉन में बनाया जा सकता है। यह एक न्यूट्रॉन अवमंदक के साथ किया जाता है। रिएक्टरों में, सामान्य रूप से भारी जल, हल्के जल के रिएक्टर या सीसा का उपयोग न्यूट्रॉन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

संलयन न्यूट्रॉन


D–T (ड्यूटेरियम-ट्रिटियम) संलयन D–T संलयन है जो 14.1 MeV गतिज ऊर्जा के साथ सबसे ऊर्जावान न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है और प्रकाश की गति के 17% पर यात्रा करता है। D–T संलयन प्रज्वलित करने के लिए सबसे आसान संलयन प्रतिक्रिया भी है, जब ड्यूटेरियम और ट्रिटियम नाभिक में उत्पादित होने वाली 14.1 MeV की गतिज ऊर्जा का केवल एक हज़ारवाँ भाग होता है, तब भी अधिक-दर तक पहुँचता है।

14.1 MeV न्यूट्रॉन में विखंडन न्यूट्रॉन की तुलना में लगभग 10 गुना अधिक ऊर्जा होती है, और यहां तक ​​कि गैर-विखंडनीय एक्टिनाइड्स के विखंडन में भी बहुत प्रभावी होते हैं, और ये उच्च-ऊर्जा विखंडन कम ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन द्वारा विखंडन की तुलना में औसतन अधिक न्यूट्रॉन उत्पन्न करते हैं। यह D–T संलयन न्यूट्रॉन स्रोत बनाता है जैसे प्रस्तावित टोकामाक विद्युत रिएक्टर परायुरेनिक अवशिष्ट के परमाणु रूपांतरण के लिए उपयोगी है। 14.1 MeV न्यूट्रॉन उत्खंडन द्वारा भी न्यूट्रॉन उत्पन्न कर सकते हैं।

दूसरी ओर, इन बहुत उच्च-ऊर्जा वाले न्यूट्रॉनों के केवल न्यूट्रॉन ग्रहण करने की संभावना कम होती है। इन कारणों से, नाभिकीय उपकरण डिजाइन बड़े पैमाने पर ड्यूटेरियम-ट्रिटियम संलयन 14.1 MeV न्यूट्रॉन का उपयोग संलयन अभिबर्धन के लिए करता है। संलयन न्यूट्रॉन सामान्य रूप से गैर-विखंडनीय पदार्थ, जैसे कि विकृत यूरेनियम (यूरेनियम -238) में विखंडन उत्पन्न करने में सक्षम हैं, और इन पदार्थों का उपयोग ताप-नाभिकीय उपकरणों के जैकेट में किया गया है। संलयन न्यूट्रॉन उन पदार्थों में भी विखंडन उत्पन्न कर सकते हैं जो रिएक्टर ग्रेड प्लूटोनियम जैसे प्राथमिक विखंडन बम बनाने के लिए अनुपयुक्त या कठिन हैं। यह भौतिक तथ्य इस प्रकार सामान्य गैर-उपकरण ग्रेड पदार्थ को कुछ परमाणु प्रसार चर्चाओं और संयोजन में समस्या का कारण बनता है।

अन्य संलयन प्रतिक्रियाएं बहुत कम ऊर्जावान न्यूट्रॉन उत्पन्न करती हैं। D–D संलयन आधे समय में 2.45 MeV न्यूट्रॉन और हीलियम -3 उत्पन्न करता है, और शेष समय ट्रिटियम और एक प्रोटॉन बनाता है लेकिन कोई न्यूट्रॉन नहीं बनाता। D–3He संलयन कोई न्यूट्रॉन नहीं उत्पन्न करता है।

मध्यवर्ती-ऊर्जा न्यूट्रॉन
एक विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन जो मंद हो गया है लेकिन अभी तक तापीय ऊर्जा तक नहीं पहुंचा है, उसे अधितापीय न्यूट्रॉन कहा जाता है।

न्यूट्रॉन प्रग्रहण और परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं दोनों के लिए परिक्षेत्र (भौतिकी) में अधितापीय ऊर्जा परास में विशिष्ट ऊर्जा पर प्रायः कई प्रतिध्वनि शीर्ष पर होती हैं। तीव्र-न्यूट्रॉन रिएक्टर में इनका महत्व कम होता है, जहां अधिकांश न्यूट्रॉन इस सीमा तक मंद होने से पहले अवशोषित हो जाते हैं, या एक वेल-न्यूट्रॉन अवमंदक तापीय रिएक्टर में, जहां अधितापीय न्यूट्रॉन अधिकतम अवमंदक नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, न कि विखंडनीय या उत्पादनशील पदार्थ के साथ एक्टिनाइड न्यूक्लाइड्स करते है। लेकिन आंशिक रूप से अवमंदित किए गए रिएक्टर में भारी धातु नाभिक के साथ अधितापीय न्यूट्रॉन की अधिक परस्पर क्रिया के साथ, परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया में आघूर्णिक स्थिति (रासायनिक अभियांत्रिक) परिवर्तन के लिए अधिक संभावनाएं हैं जो रिएक्टर नियंत्रण को और अधिक कठिन बना सकती हैं।

प्लूटोनियम -239 जैसे अधिकांश परमाणु ईंधन में विखंडन प्रतिक्रियाओं के लिए प्रग्रहण प्रतिक्रियाओं (बिना विखंडन के अधिक प्रग्रहण) का अनुपात भी विकृत है, इन ईंधनों का उपयोग करने वाले अधितापीय-स्पेक्ट्रम रिएक्टरों को कम वांछनीय बनाते हैं, क्योंकि प्रग्रहण न केवल प्रग्रहण किए गए न्यूट्रॉन को नष्ट करते हैं स्थूलि सामान्य रूप से इसका परिणाम भी होता है। एक न्यूक्लाइड में जो तापीय या अधितापीय न्यूट्रॉन के साथ विखंडनीय नहीं है, हालांकि अभी भी तेज न्यूट्रॉन के साथ विखंडनीय है। अपवाद थोरियम चक्र का यूरेनियम -233 है, जिसमें सभी न्यूट्रॉन ऊर्जाओं पर अच्छा प्रग्रहण-विखंडन अनुपात है।

उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन
उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन में विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा होती है और ये कण त्वरक द्वारा या ब्रह्मांडीय किरणों से वातावरण में द्वितीयक कणों के रूप में उत्पन्न होते हैं। ये उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन आयनीकरण में अत्यधिक सक्षम होते हैं और एक्स-किरण या प्रोटॉन की तुलना में कोशिका (जीव विज्ञान) की परिगलन की संभावना अधिक होती है।

यह भी देखें

 * आयनीकरण विकिरण
 * समस्थानिक
 * कणों की सूची
 * न्यूट्रॉन चुंबकीय आघूर्ण
 * न्यूट्रॉन विकिरण और सीवर्ट विकिरण पैमाने
 * न्यूट्रोनियम
 * परमाणु प्रतिक्रिया
 * नाभिक-संश्लेषण
 * न्यूट्रॉन प्रग्रहण नाभिक-संश्लेषण
 * R-प्रक्रिया
 * S-प्रक्रिया
 * तापीय रिएक्टर

न्यूट्रॉन स्रोत

 * न्यूट्रॉन जनित्र
 * न्यूट्रॉन स्रोत

न्यूट्रॉन से जुड़ी प्रक्रियाएं

 * न्यूट्रॉन बम
 * न्यूट्रॉन विवर्तन
 * न्यूट्रॉन प्रवाह
 * न्यूट्रॉन अभिगमन
 * ब्रह्मांडीय रेडियोन्यूक्लाइड समय-निर्धारण

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आगे की पढाई

 * James Byrne, Neutrons, Nuclei and Matter: An Exploration of the Physics of Slow Neutrons. Mineola, New York: Dover Publications, 2011. ISBN 0486482383.
 * Abraham Pais, Inward Bound, Oxford: Oxford University Press, 1986. ISBN 0198519974.
 * Sin-Itiro Tomonaga, The Story of Spin, The University of Chicago Press, 1997
 * Herwig Schopper, Weak interactions and nuclear beta decay, Publisher, North-Holland Pub. Co., 1966.
 * Annotated bibliography for neutrons from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues