न्यूट्रॉन

न्यूट्रॉन एक उपपरमाण्विक कण, प्रतीक है या, जिसमें एक तटस्थ (सकारात्मक या नकारात्मक नहीं) आवेश होता है, और एक प्रोटॉन की तुलना में थोड़ा अधिक द्रव्यमान होता है। प्रोटॉन और न्यूट्रॉन परमाणुओं के परमाणु नाभिक का निर्माण करते हैं। चूंकि प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नाभिक के भीतर समान व्यवहार करते हैं, और प्रत्येक में लगभग एक परमाणु द्रव्यमान इकाई का द्रव्यमान 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 बना है।

एक परमाणु के रासायनिक गुण ज्यादातर 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-12]], परमाणु संख्या 6 के साथ, 6 न्यूट्रॉन के साथ प्रचुर मात्रा में आइसोटोप कार्बन -12 और 7 न्यूट्रॉन के साथ एक दुर्लभ आइसोटोप कार्बन -13 है। कुछ तत्व प्रकृति में केवल एक स्थिर न्यूक्लाइड के साथ होते हैं, जैसे एक अधातु तत्त्व; 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 सकारात्मक चार्ज के साथ, नाभिक के भीतर प्रोटॉन लंबी दूरी की विद्युत चुम्बकीय बल से पीछे हट जाते हैं, लेकिन अधिक मजबूत, 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। न्यूट्रॉन परमाणु विखंडन और परमाणु संलयन में प्रचुर मात्रा में उत्पन्न होते हैं। वे विखंडन, संलयन और न्यूट्रॉन कैप्चर प्रक्रियाओं के माध्यम से सितारों के भीतर रासायनिक तत्वों के न्यूक्लियोसिंथेसिस 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 जल्द ही महसूस 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 कैस्केड में आगे विखंडन की घटनाओं का कारण बन सकता है। इन घटनाओं और निष्कर्षों ने पहले आत्मनिर्भर परमाणु रिएक्टर (शिकागो पाइल -1, 1942) और पहले परमाणु हथियार (ट्रिनिटी (परमाणु परीक्षण), 1945) का नेतृत्व किया।

न्यूट्रॉन जनरेटर, अनुसंधान रिएक्टर और स्पेलेशन जैसे समर्पित न्यूट्रॉन स्रोत विकिरण और न्यूट्रॉन प्रकीर्णन प्रयोगों में उपयोग के लिए मुक्त न्यूट्रॉन का उत्पादन करते हैं। एक मुक्त न्यूट्रॉन अनायास ही एक प्रोटॉन, एक इलेक्ट्रॉन और एक एंटीन्यूट्रिनो 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 खुराक के आधार पर एक जैविक खतरा हो सकते हैं। मुक्त न्यूट्रॉन का एक छोटा सा प्राकृतिक न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि प्रवाह पृथ्वी पर मौजूद है, जो ब्रह्मांडीय किरण वायु बौछार (भौतिकी) के कारण होता है, और क्रस्ट (भूविज्ञान) # पृथ्वी की पपड़ी में सहज रूप से विखंडनीय तत्वों की प्राकृतिक रेडियोधर्मिता से होता है।

विवरण
एक परमाणु नाभिक कई प्रोटॉन, जेड (परमाणु संख्या), और कई न्यूट्रॉन, एन (न्यूट्रॉन संख्या) द्वारा गठित होता है, जो परमाणु बल द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। परमाणु संख्या परमाणु के रासायनिक तत्व को निर्धारित करती है, और न्यूट्रॉन संख्या आइसोटोप या न्यूक्लाइड को निर्धारित करती है। आइसोटोप और न्यूक्लाइड शब्द अक्सर समानार्थी रूप से उपयोग किए जाते हैं, लेकिन वे क्रमशः रासायनिक और परमाणु गुणों का उल्लेख करते हैं। आइसोटोप समान परमाणु संख्या वाले न्यूक्लाइड होते हैं, लेकिन न्यूट्रॉन संख्या भिन्न होती है। समान न्यूट्रॉन संख्या वाले, लेकिन भिन्न परमाणु संख्या वाले न्यूक्लाइड को आइसोटोनिक कहा जाता है। परमाणु द्रव्यमान संख्या, A, परमाणु और न्यूट्रॉन संख्याओं के योग के बराबर है। एक ही परमाणु द्रव्यमान संख्या वाले न्यूक्लाइड, लेकिन अलग-अलग परमाणु और न्यूट्रॉन संख्या, आइसोबार (न्यूक्लाइड) कहलाते हैं।

हाइड्रोजन परमाणु के सबसे आम समस्थानिक का नाभिक (रासायनिक प्रतीक के साथ 1H) एक अकेला प्रोटॉन है। भारी हाइड्रोजन समस्थानिक ड्यूटेरियम (डी या 2एच) और ट्रिटियम (टी या 3H) में क्रमशः एक प्रोटॉन एक और दो न्यूट्रॉन से बंधा होता है। अन्य सभी प्रकार के परमाणु नाभिक दो या दो से अधिक प्रोटॉन और विभिन्न संख्या में न्यूट्रॉन से बने होते हैं। सामान्य रासायनिक तत्व सीसा का सबसे आम न्यूक्लाइड, उदाहरण के लिए, 208Pb में 82 प्रोटॉन और 126 न्यूट्रॉन हैं। न्यूक्लाइड्स की तालिका में सभी ज्ञात न्यूक्लाइड्स शामिल हैं। हालांकि यह एक रासायनिक तत्व नहीं है, न्यूट्रॉन इस तालिका में शामिल है। मुक्त न्यूट्रॉन का द्रव्यमान होता है $1.675 kg$, या $939.565 MeV/c2$, या $1.009 Da$. न्यूट्रॉन का माध्य वर्ग त्रिज्या लगभग होता है $879.4 s$, या $0 e$, और यह स्पिन-आधा फर्मियन है। न्यूट्रॉन का कोई औसत दर्जे का विद्युत आवेश नहीं होता है। इसके सकारात्मक विद्युत आवेश के साथ, प्रोटॉन सीधे विद्युत क्षेत्रों से प्रभावित होता है, जबकि न्यूट्रॉन विद्युत क्षेत्रों से अप्रभावित रहता है। लेकिन न्यूट्रॉन में न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षण होता है, इसलिए न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होता है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण का नकारात्मक मूल्य होता है, क्योंकि इसका अभिविन्यास न्यूट्रॉन के स्पिन के विपरीत होता है। एक मुक्त न्यूट्रॉन अस्थिर होता है, केवल 15 मिनट के औसत जीवनकाल के साथ एक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो के लिए मुक्त न्यूट्रॉन क्षय होता है ($-2 e$). यह रेडियोधर्मी क्षय, जिसे बीटा क्षय के रूप में जाना जाता है, संभव है क्योंकि न्यूट्रॉन का द्रव्यमान प्रोटॉन की तुलना में थोड़ा अधिक होता है। मुक्त प्रोटॉन स्थिर होता है। हालांकि, न्यूक्लाइड के आधार पर, एक नाभिक में बंधे न्यूट्रॉन या प्रोटॉन स्थिर या अस्थिर हो सकते हैं। बीटा क्षय, जिसमें न्यूट्रॉन का प्रोटॉन में क्षय होता है, या इसके विपरीत, कमजोर अंतःक्रिया द्वारा नियंत्रित होता है, और इसके लिए इलेक्ट्रॉनों और न्यूट्रिनो या उनके एंटीपार्टिकल्स के उत्सर्जन या अवशोषण की आवश्यकता होती है।

नाभिक के भीतर परमाणु बल के प्रभाव में प्रोटॉन और न्यूट्रॉन लगभग समान व्यवहार करते हैं। समभारिक प्रचक्रण की अवधारणा, जिसमें प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को एक ही कण की दो क्वांटम अवस्थाओं के रूप में देखा जाता है, का उपयोग परमाणु या कमजोर बलों द्वारा न्यूक्लियंस की परस्पर क्रियाओं को मॉडल करने के लिए किया जाता है। कम दूरी पर परमाणु बल की ताकत के कारण, न्यूक्लियंस की बाध्यकारी ऊर्जा परमाणुओं में विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा बाध्यकारी 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 बंधन 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 टूट जाता है। सकारात्मक 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 वैलेंस क्वार्क से बना है। न्यूट्रॉन का परिमित आकार और इसका चुंबकीय क्षण दोनों संकेत देते हैं कि न्यूट्रॉन प्रारंभिक कण, कण के बजाय एक मिश्रित कण है। एक न्यूट्रॉन में आवेश के साथ दो डाउन क्वार्क होते हैं -$2.9 e⋅cm$प्राथमिक आवेश और आवेश + के साथ एक अप क्वार्क$1.16 fm^{3}$इ।

प्रोटॉन की तरह, न्यूट्रॉन के क्वार्क को ग्लून्स द्वारा मध्यस्थ, मजबूत अंतःक्रिया द्वारा एक साथ रखा जाता है। नाभिकीय बल का परिणाम नाभिकीय बल#परमाणु बल प्रबल बल के अवशेष के रूप में होता है।

डिस्कवरी
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 शामिल थे नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉनों के बहुत बड़े बादल से घिरा एक छोटा धनात्मक आवेशित विशाल नाभिक। 1920 में, अर्नेस्ट रदरफोर्ड ने सुझाव दिया कि नाभिक में सकारात्मक प्रोटॉन और तटस्थ रूप से आवेशित कण होते हैं, जो एक प्रोटॉन और एक इलेक्ट्रॉन से बंधे होने का सुझाव देते हैं। इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के भीतर 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 तटस्थ 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 न्यूट्रलिस (नपुंसक) और ग्रीक भाषा के प्रत्यय -ऑन (उपपरमाण्विक कणों, यानी इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन के नामों में प्रयुक्त एक प्रत्यय) के लिए लैटिन मूल से निकला है। परमाणु के संबंध में न्यूट्रॉन शब्द का सन्दर्भ साहित्य में 1899 में ही पाया जा सकता है।

1920 के दशक के दौरान, 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 को समेटना मुश्किल था। क्लेन विरोधाभास, 1928 में ऑस्कर क्लेन द्वारा खोजे गए, एक नाभिक के भीतर सीमित इलेक्ट्रॉन की धारणा के लिए और अधिक क्वांटम यांत्रिक आपत्तियां प्रस्तुत कीं। प्रोटॉन-इलेक्ट्रॉन परिकल्पना से अपेक्षित परमाणु स्पिन के साथ परमाणुओं और अणुओं के देखे गए गुण असंगत थे। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन दोनों का एक आंतरिक स्पिन होता है $-0.966$एच। एक ही प्रजाति के समस्थानिक (अर्थात प्रोटॉन की समान संख्या वाले) में पूर्णांक या भिन्नात्मक स्पिन दोनों हो सकते हैं, अर्थात न्यूट्रॉन स्पिन भी भिन्नात्मक होना चाहिए ($-1.042 μ_{B}$एच)। लेकिन एक न्यूट्रॉन के भिन्नात्मक स्पिन को प्राप्त करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन और एक प्रोटॉन (एक न्यूट्रॉन बनाने के लिए बंधन माना जाता है) के स्पिन को व्यवस्थित करने का कोई तरीका नहीं है।

1931 में, वाल्थर बोथे और हर्बर्ट बेकर (भौतिक विज्ञानी) ने पाया कि यदि एक विशेष तत्त्व जिस का प्रभाव रेडियो पर पड़ता है से अल्फा कण विकिरण फीरोज़ा, बोरॉन या लिथियम पर गिरता है, तो असामान्य रूप से मर्मज्ञ 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 गिरता 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 आश्वस्त थे। चाडविक ने जल्दी से प्रयोगों की एक श्रृंखला का प्रदर्शन किया जिसमें पता चला कि नए विकिरण में प्रोटॉन के समान द्रव्यमान वाले अपरिवर्तित कण शामिल थे। ये कण न्यूट्रॉन थे। इस खोज के लिए चाडविक को 1935 में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला।

वर्नर हाइजेनबर्ग द्वारा प्रोटॉन और न्यूट्रॉन से युक्त एक परमाणु नाभिक के मॉडल जल्दी से विकसित किए गए थे  और दूसरे।  प्रोटॉन-न्यूट्रॉन मॉडल ने परमाणु स्पिन की पहेली को समझाया। 1934 में फर्मी की बातचीत द्वारा एनरिको फर्मी द्वारा बीटा विकिरण की उत्पत्ति की व्याख्या की गई थी, जिसमें न्यूट्रॉन एक इलेक्ट्रॉन और एक (अनदेखे समय पर) न्यूट्रिनो बनाकर एक प्रोटॉन का क्षय करता है। 1935 में, चाडविक और उनके डॉक्टरेट छात्र मौरिस गोल्डहैबर ने न्यूट्रॉन के द्रव्यमान के पहले सटीक 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 धीमी 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 विभाजन 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। इंटरैक्टिंग प्रोटॉन में एक पारस्परिक विद्युत चुम्बकीय संपर्क होता है जो उनके आकर्षक परमाणु बल से अधिक मजबूत होता है, इसलिए प्रोटॉन-केवल न्यूक्लिऑन अस्थिर होते हैं (diproton और न्यूट्रॉन-प्रोटॉन अनुपात देखें)। न्यूट्रॉन प्रोटॉन के साथ और नाभिक में एक दूसरे को परमाणु बल के माध्यम से बाँधते हैं, प्रभावी रूप से प्रोटॉन के बीच प्रतिकारक बलों को नियंत्रित करते हैं और नाभिक को स्थिर करते हैं।

नाभिक के भीतर, 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 एंटी-न्युट्रीनो के उत्सर्जन की आवश्यकता होती है:



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



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

एक नाभिक में बंधे न्यूट्रॉन और प्रोटॉन एक क्वांटम मैकेनिकल सिस्टम बनाते हैं जिसमें प्रत्येक न्यूक्लिऑन एक विशेष, श्रेणीबद्ध क्वांटम अवस्था में बंधा 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 गिरता है, जबकि प्रोटॉन (या न्यूट्रॉन) एक न्यूट्रॉन (या प्रोटॉन) में बदल जाता है। ऐसी क्षय प्रक्रियाएं तभी हो सकती हैं जब बुनियादी ऊर्जा संरक्षण और क्वांटम यांत्रिक बाधाओं द्वारा अनुमति दी जाए। नाभिक की स्थिरता इन बाधाओं का परिणाम है।

मुक्त न्यूट्रॉन या प्रोटॉन ऐसे न्यूक्लियॉन होते हैं जो स्वतंत्र रूप से मौजूद होते हैं, किसी भी नाभिक से मुक्त होते हैं। चूंकि न्यूट्रॉन एक प्रोटॉन की तुलना में थोड़ा अधिक भारी होता है, एक मुक्त न्यूट्रॉन का एक प्रोटॉन में क्षय की अनुमति 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 होता है $-1.913 μ_{N}$ (लगभग 14 मिनट, 40 सेकंड); इसलिए इस प्रक्रिया के लिए आधा जीवन (जो औसत जीवनकाल से एक कारक से भिन्न होता है $→ + +$) है $3.7 fm^{3}$ (लगभग 10 मिनट, 10 सेकंड)। 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) है $1⁄2$. 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 मापा गया है $1⁄2$. बाद की संख्या न्यूट्रिनो के तुलनात्मक रूप से छोटे शेष द्रव्यमान (जिसे सिद्धांत रूप में अधिकतम इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा से घटाया जाना चाहिए) को निर्धारित करने के लिए पर्याप्त रूप से मापा नहीं गया है और साथ ही न्यूट्रिनो द्रव्यमान कई अन्य तरीकों से विवश 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 एक आंतरिक ब्रेकिंग विकिरण 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 रे उत्पादन भी बाध्य न्यूट्रॉन के बीटा क्षय की एक छोटी विशेषता है (जैसा कि नीचे चर्चा की गई है)। न्यूट्रॉन क्षय की एक बहुत छोटी संख्या (लगभग चार प्रति मिलियन) तथाकथित दो-निकाय (न्यूट्रॉन) क्षय होती है, जिसमें एक प्रोटॉन, इलेक्ट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो सामान्य रूप से उत्पन्न होते हैं, लेकिन इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने में विफल रहता है। $1⁄2$ प्रोटॉन (हाइड्रोजन की आयनीकरण ऊर्जा) से बचने के लिए आवश्यक ऊर्जा, और इसलिए एक तटस्थ हाइड्रोजन परमाणु (दो निकायों में से एक) के रूप में बस इसके लिए बाध्य रहता है। इस प्रकार के मुक्त न्यूट्रॉन क्षय में, लगभग सभी न्यूट्रॉन क्षय ऊर्जा को एंटीन्यूट्रिनो (अन्य शरीर) द्वारा ले जाया जाता है। (हाइड्रोजन परमाणु प्रकाश की गति के लगभग (क्षय ऊर्जा)/(हाइड्रोजन बाकी ऊर्जा) की गति के साथ पीछे हटता है, या $1⁄2$.)

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 टक्कर के परिणामस्वरूप न्यूट्रॉन हो सकता है।

बाध्य न्यूट्रॉन क्षय
जबकि एक मुक्त न्यूट्रॉन का आधा जीवन लगभग होता है $939,565,413.3 eV/c2$, नाभिक के भीतर अधिकांश न्यूट्रॉन स्थिर होते हैं। परमाणु शेल मॉडल के अनुसार, एक न्यूक्लाइड के प्रोटॉन और न्यूट्रॉन अद्वितीय क्वांटम संख्याओं के साथ असतत ऊर्जा स्तरों में व्यवस्थित क्वांटम यांत्रिकी का परिचय 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 अवस्थाएं सभी भरी हुई होती हैं, जिसका अर्थ है कि उनमें से प्रत्येक में ऊपर और नीचे घूमने वाले स्पिन (भौतिकी) वाले दो प्रोटॉन होते हैं। पाउली बहिष्करण सिद्धांत इसलिए स्थिर नाभिक के भीतर एक न्यूट्रॉन के एक प्रोटॉन के क्षय की अनुमति नहीं देता है। स्थिति एक परमाणु के इलेक्ट्रॉनों के समान होती है, जहां इलेक्ट्रॉनों के अलग-अलग परमाणु ऑर्बिटल्स होते हैं और अपवर्जन सिद्धांत द्वारा, एक फोटॉन के उत्सर्जन के साथ, निम्न ऊर्जा अवस्थाओं में क्षय होने से रोका जाता है।

जैसा कि ऊपर वर्णित है, अस्थिर नाभिक में न्यूट्रॉन बीटा क्षय द्वारा क्षय कर सकते हैं। इस मामले में, क्षय से उत्पन्न प्रोटॉन के लिए ऊर्जावान रूप से अनुमत क्वांटम स्थिति उपलब्ध है। इस क्षय का एक उदाहरण कार्बन-14 (6 प्रोटॉन, 8 न्यूट्रॉन) है जो लगभग आधे जीवन काल के साथ नाइट्रोजन-14 (7 प्रोटॉन, 7 न्यूट्रॉन) में क्षय होता है $1.675 kg$.

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

इलेक्ट्रॉन कैप्चर 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 कब्जा भी संभव है, लेकिन यह बाधा है क्योंकि सकारात्मक नाभिक द्वारा पॉज़िट्रॉन को पीछे हटा दिया जाता है, और जब वे इलेक्ट्रॉनों का सामना करते हैं तो जल्दी से नष्ट हो जाते हैं। इसी तरह, लेकिन कहीं अधिक दुर्लभ, प्रतिक्रियाओं में उलटा बीटा क्षय में एक न्यूक्लियॉन द्वारा न्यूट्रिनो का कब्जा शामिल है।

बीटा क्षय प्रकार की प्रतियोगिता
प्रतियोगिता में तीन प्रकार के बीटा क्षय को एकल आइसोटोप 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 कैप्चर, 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 ढांचे के भीतर, न्यूट्रॉन दो डाउन क्वार्क और एक अप क्वार्क से बना होता है। न्यूट्रॉन के लिए एकमात्र संभावित क्षय मोड जो कि संरक्षण कानून बेरिऑन संख्या न्यूट्रॉन के क्वार्कों में से एक के लिए कमजोर बातचीत के माध्यम से स्वाद बदलने वाली प्रक्रियाओं स्वाद (भौतिकी) के लिए है। न्यूट्रॉन के डाउन क्वार्क में से एक का लाइटर अप 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 डाउन और दो अप 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 अप क्वार्क में से एक का डाउन क्वार्क 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 भीतर हो सकती है जिसमें निर्मित न्यूट्रॉन के लिए उपलब्ध कम ऊर्जा पर क्वांटम स्थिति होती है।

मास
मास स्पेक्ट्रोमेट्री 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 स्पेक्ट्रोमीटर से मापा जा सकता है, न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को ड्यूटेरॉन द्रव्यमान से प्रोटॉन द्रव्यमान घटाकर घटाया जा सकता है, न्यूट्रॉन के द्रव्यमान और ड्यूटेरियम की बाध्यकारी ऊर्जा के अंतर के साथ। (एक सकारात्मक उत्सर्जित ऊर्जा के रूप में व्यक्त)। उत्तरार्द्ध को सीधे ऊर्जा को मापकर मापा जा सकता है ($$B_d$$) एकल का $1.009 Da$ गामा फोटॉन तब उत्सर्जित होता है जब एक न्यूट्रॉन को कैप्चर करने वाले प्रोटॉन द्वारा एक ड्यूटेरॉन बनता है (यह एक्ज़ोथिर्मिक है और शून्य-ऊर्जा न्यूट्रॉन के साथ होता है)। छोटी हटना गतिज ऊर्जा ($$E_{rd}$$) ड्यूटेरॉन (कुल ऊर्जा का लगभग 0.06%) का हिसाब भी होना चाहिए।
 * $$m_n= m_d - m_p + B_d - E_{rd}$$

गामा किरण की ऊर्जा को एक्स-रे 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:
 * एमneutron = $0.8 m$

मेव में न्यूट्रॉन द्रव्यमान का मूल्य कम सटीक रूप से ज्ञात है, डाल्टन (इकाई) के मेव/सी में ज्ञात रूपांतरण में कम सटीकता के कारण2:
 * एमneutron = $0.8 fm$.

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

इलेक्ट्रिक चार्ज
न्यूट्रॉन का कुल विद्युत आवेश होता है $879.6 s$. इस शून्य मान का प्रयोगात्मक रूप से परीक्षण किया गया है, और न्यूट्रॉन के आवेश की वर्तमान प्रायोगिक सीमा है $1⁄3$, या $2⁄3$. प्रायोगिक अनिश्चितता#माप (कोष्ठकों में इंगित) को देखते हुए यह मान शून्य के अनुरूप है। तुलनात्मक रूप से, प्रोटॉन का आवेश है $1⁄2$.

चुंबकीय क्षण
भले ही न्यूट्रॉन एक तटस्थ कण है, लेकिन न्यूट्रॉन का चुंबकीय क्षण शून्य नहीं होता है। न्यूट्रॉन विद्युत क्षेत्र से प्रभावित नहीं होता है, लेकिन यह चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होता है। न्यूट्रॉन का चुंबकीय क्षण इसके क्वार्क उपसंरचना और आंतरिक आवेश वितरण का संकेत है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय आघूर्ण का मान सबसे पहले 1940 में बर्कले, कैलिफोर्निया में लुइस वाल्टर अल्वारेज़ और फेलिक्स बलोच द्वारा सीधे मापा गया था। अल्वारेज़ और बलोच ने न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण को निर्धारित किया μn= $1⁄2$, जहां μN परमाणु मैग्नेटन है।

हैड्रोन के क्वार्क मॉडल में, न्यूट्रॉन एक अप क्वार्क (चार्ज +2/3 e) और दो डाउन क्वार्क (चार्ज -1/3 e) से बना होता है। न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण को घटक क्वार्क के चुंबकीय क्षणों 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 क्षण होता है। सरलता से, न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण को तीन क्वार्क चुंबकीय क्षणों के वेक्टर योग के परिणामस्वरूप देखा जा सकता है, साथ ही न्यूट्रॉन के भीतर तीन आवेशित क्वार्कों के संचलन के कारण कक्षीय चुंबकीय क्षण।

1964 में स्टैंडर्ड मॉडल की शुरुआती सफलताओं में से एक मिर्जा ए.बी. बेग, बेंजामिन डब्ल्यू. ली, और अब्राहम पेस ने सैद्धांतिक रूप से प्रोटॉन के न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षणों के अनुपात की गणना -3/2 की, जो 3% के भीतर प्रायोगिक मूल्य से सहमत है।  इस अनुपात के लिए मापा मूल्य है $879.6 s$. पाउली अपवर्जन सिद्धांत के साथ इस गणना के क्वांटम यांत्रिकी के आधार का विरोधाभास, 1964 में ऑस्कर डब्ल्यू ग्रीनबर्ग द्वारा क्वार्क के लिए रंग आवेश की खोज का कारण बना।

उपरोक्त उपचार प्रोटॉन के साथ न्यूट्रॉन की तुलना करता है, जिससे क्वार्क के जटिल व्यवहार को मॉडलों के बीच घटाया जा सकता है, और केवल यह पता लगाया जा सकता है कि अलग-अलग क्वार्क चार्ज (या क्वार्क प्रकार) के प्रभाव क्या होंगे। इस तरह की गणना यह दिखाने के लिए पर्याप्त है कि न्यूट्रॉन का इंटीरियर प्रोटॉन की तरह बहुत अधिक है, न्यूट्रॉन में डाउन क्वार्क के साथ प्रोटॉन में एक अप क्वार्क की जगह क्वार्क संरचना में अंतर को छोड़कर।

न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षण को तीन क्वार्क से बने बेरोन के लिए एक साधारण विशेष सापेक्षता, क्वांटम मैकेनिकल वेवफंक्शन मानकर मोटे तौर पर गणना की जा सकती है। एक सीधी गणना न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और अन्य बेरोन के चुंबकीय क्षणों के लिए काफी सटीक अनुमान देती है। न्यूट्रॉन के लिए, इस गणना का परिणाम यह है कि न्यूट्रॉन का चुंबकीय क्षण किसके द्वारा दिया जाता है μn= 4/3 μd − 1/3 μu, जहां μd और μu क्रमशः डाउन और अप क्वार्क के चुंबकीय क्षण हैं। यह परिणाम क्वार्क के आंतरिक चुंबकीय क्षणों को उनके कक्षीय चुंबकीय क्षणों के साथ जोड़ता है, और मानता है कि तीन क्वार्क एक विशेष, प्रमुख क्वांटम अवस्था में हैं।

इस गणना के परिणाम उत्साहजनक हैं, लेकिन अप या डाउन क्वार्क के द्रव्यमान को एक न्यूक्लियॉन के द्रव्यमान का 1/3 माना गया। क्वार्क का द्रव्यमान वास्तव में एक न्यूक्लियॉन का लगभग 1% है। विसंगति न्यूक्लियंस 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 मजबूत बल के आवश्यक पहलू हैं। इसके अलावा, क्वार्क और ग्लून्स की जटिल प्रणाली जो एक न्यूट्रॉन का निर्माण करती है, एक सापेक्षवादी उपचार की आवश्यकता होती है। लेकिन पहले सिद्धांतों से संख्यात्मक रूप से न्यूक्लियॉन चुंबकीय क्षण की सफलतापूर्वक गणना की गई है, जिसमें वर्णित सभी प्रभाव और क्वार्क जनता के लिए अधिक यथार्थवादी मूल्यों का उपयोग करना शामिल है। गणना ने ऐसे परिणाम दिए जो माप के साथ उचित समझौते में थे, लेकिन इसके लिए महत्वपूर्ण कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता थी।

स्पिन
न्यूट्रॉन एक स्पिन है$610.1 s$ कण, अर्थात्, यह आंतरिक कोणीय संवेग के बराबर एक फर्मियन है $0.782 MeV$ $0.782 MeV$, कहां $13.6 eV$ घटी हुई प्लैंक स्थिरांक है। न्यूट्रॉन की खोज के कई वर्षों बाद तक, इसका सटीक चक्रण अस्पष्ट था। हालांकि इसे स्पिन माना जा रहा था$250 km/s$ डायराक कण, संभावना है कि न्यूट्रॉन एक चक्रण था$10.2 min$ कण रुका। न्यूट्रॉन के स्पिन को अंततः निर्धारित करने के लिए बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के साथ न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण की बातचीत का उपयोग किया गया। 1949 में, ह्यूजेस और बर्गी ने फेरोमैग्नेटिक मिरर से परावर्तित न्यूट्रॉन को मापा और पाया कि प्रतिबिंबों का कोणीय वितरण स्पिन के अनुरूप था।$5,730 years$. 1954 में, शेरवुड, स्टीफेंसन और बर्नस्टीन ने स्टर्न-गेरलाच प्रयोग में न्यूट्रॉन का इस्तेमाल किया, जिसने न्यूट्रॉन स्पिन अवस्थाओं को अलग करने के लिए एक चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया। उन्होंने दो ऐसे स्पिन राज्यों को रिकॉर्ड किया, जो एक स्पिन के अनुरूप हैं$2.224 MeV$ कण। 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 स्टार को संभव बनाता है।

चार्ज वितरण की संरचना और ज्यामिति
2007 में एक मॉडल-स्वतंत्र विश्लेषण की विशेषता वाले एक लेख ने निष्कर्ष निकाला कि न्यूट्रॉन में एक नकारात्मक चार्ज बाहरी, एक सकारात्मक चार्ज मध्य और एक नकारात्मक कोर है। एक सरल शास्त्रीय दृष्टिकोण में, न्यूट्रॉन की नकारात्मक त्वचा इसे प्रोटॉन की ओर आकर्षित होने में मदद 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 शामिल नहीं होता है।

न्यूट्रॉन के आवेश वितरण का सरलीकृत शास्त्रीय दृष्टिकोण भी इस तथ्य की व्याख्या करता है कि न्यूट्रॉन चुंबकीय द्विध्रुवीय अपने स्पिन कोणीय गति सदिश (प्रोटॉन की तुलना में) से विपरीत दिशा में इंगित करता है। यह न्यूट्रॉन को, प्रभाव में, एक चुंबकीय क्षण देता है जो एक नकारात्मक रूप से आवेशित कण जैसा दिखता है। इसे चार्ज डिस्ट्रीब्यूशन से बना एक न्यूट्रल न्यूट्रॉन के साथ शास्त्रीय रूप से समेटा जा सकता है जिसमें न्यूट्रॉन के नकारात्मक उप-भागों में वितरण का एक बड़ा औसत त्रिज्या होता है, और इसलिए सकारात्मक भागों की तुलना में कण के चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण में अधिक योगदान देता है।, औसतन, कोर के करीब।

विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण
मानक मॉडल न्यूट्रॉन के भीतर सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज के एक छोटे से अलगाव की भविष्यवाणी करता है जिससे स्थायी विद्युत द्विध्रुवीय क्षण होता है। लेकिन अनुमानित मूल्य प्रयोगों की वर्तमान संवेदनशीलता से काफी नीचे है। भौतिकी#उच्च-ऊर्जा भौतिकी/कण भौतिकी में अनसुलझी समस्याओं की कई सूची से यह स्पष्ट है कि मानक मॉडल सभी कणों और उनकी अंतःक्रियाओं का अंतिम और पूर्ण विवरण नहीं है। मानक मॉडल से परे जाने वाले नए सिद्धांत आम तौर पर न्यूट्रॉन के विद्युत द्विध्रुवीय क्षण के लिए बहुत बड़ी भविष्यवाणियां करते हैं। वर्तमान में, कम से कम चार प्रयोग पहली बार परिमित न्यूट्रॉन विद्युत द्विध्रुव क्षण को मापने की कोशिश कर रहे हैं, जिनमें शामिल हैं:
 * लाउ-लैंगविन संस्थान में क्रायोजेनिक न्यूट्रॉन ईडीएम प्रयोग स्थापित किया जा रहा है
 * एनईडीएम प्रयोग पॉल शेरर संस्थान में नए यूसीएन स्रोत पर निर्माणाधीन है
 * स्पैलेशन न्यूट्रॉन स्रोत पर nEDM प्रयोग की परिकल्पना की जा रही है
 * nEDM प्रयोग इंस्टीट्यूट लाउ-लैंगविन में बनाया जा रहा है

एंटीन्यूट्रॉन
एंटीन्यूट्रॉन न्यूट्रॉन का एंटीपार्टिकल है। उपाध्यक्ष की खोज के एक साल बाद 1956 में ब्रूस कॉर्क द्वारा इसकी खोज की गई थी। सीपीटी-समरूपता कणों और एंटीपार्टिकल्स के सापेक्ष गुणों पर मजबूत प्रतिबंध लगाती है, इसलिए एंटीन्यूट्रॉन का अध्ययन सीपीटी-समरूपता पर कड़े परीक्षण प्रदान करता है। न्यूट्रॉन और एंटीन्यूट्रॉन के द्रव्यमान में आंशिक अंतर है $1.009 Da$. 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 CNRS 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 दिलचस्प है क्योंकि वर्तमान सिद्धांत बताता है कि इन समूहों को स्थिर नहीं होना चाहिए।

फरवरी 2016 में, टोक्यो विश्वविद्यालय के जापानी भौतिक विज्ञानी सुसुमू शिमौरा और सहकर्मियों ने रिपोर्ट किया कि उन्होंने प्रायोगिक तौर पर पहली बार कथित टेट्रान्यूट्रॉन का अवलोकन किया था। दुनिया भर के परमाणु भौतिकविदों का कहना है कि अगर इस खोज की पुष्टि हो जाती है तो यह परमाणु भौतिकी के क्षेत्र में एक मील का पत्थर होगा और निश्चित रूप से परमाणु बलों के बारे में हमारी समझ को गहरा करेगा। डाइन्यूट्रॉन एक अन्य काल्पनिक कण है। 2012 में, मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी के आर्टेमिस स्पाइरो और सहकर्मियों ने बताया कि उन्होंने पहली बार डाइन्यूट्रॉन उत्सर्जन का अवलोकन किया 16बहो। डाइन्यूट्रॉन चरित्र दो न्यूट्रॉन के बीच एक छोटे से उत्सर्जन कोण से प्रमाणित होता है। लेखकों ने इस द्रव्यमान क्षेत्र के लिए मानक इंटरैक्शन 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 बल्क न्यूट्रोनिक पदार्थ में ढह जाते हैं, जिसे न्यूट्रोनियम कहा जाता है। यह न्यूट्रॉन सितारों में होने का अनुमान है।

न्यूट्रॉन स्टार के अंदर अत्यधिक दबाव न्यूट्रॉन को क्यूबिक समरूपता में विकृत कर सकता है, जिससे न्यूट्रॉन की सख्त पैकिंग हो सकती है।

जांच
आयनीकरण (जैसे क्लाउड कक्ष में) के ट्रैक की तलाश करके बिजली 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 बिखेरते हैं, एक आयनीकरण ट्रैक 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 बातचीत करने की अनुमति शामिल है, अधिक सामान्यतः उपयोग किए जाते हैं। न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली विधियों को मुख्य रूप से न्यूट्रॉन कैप्चर या लोचदार बिखराव पर निर्भर परमाणु प्रक्रियाओं के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है।

न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा न्यूट्रॉन का पता लगाना
न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए एक सामान्य विधि में न्यूट्रॉन कैप्चर प्रतिक्रियाओं से जारी ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित करना शामिल है। कुछ न्यूक्लाइड्स में एक उच्च न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) होता है, जो न्यूट्रॉन को अवशोषित करने की संभावना है। न्यूट्रॉन पर कब्जा 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।

लोचदार बिखरने से न्यूट्रॉन का पता लगाना
न्यूट्रॉन नाभिक को प्रत्यास्थ रूप से बिखेर सकते हैं, जिससे टकराया हुआ नाभिक पीछे हट सकता है। कीनेमेटिक 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 टकराव के माध्यम से आगे के परमाणुओं को आयनित और उत्तेजित कर सकते हैं। इस तरह से उत्पादित आवेश और/या जगमगाहट प्रकाश को संसूचित संकेत उत्पन्न करने के लिए एकत्र किया जा सकता है। तेजी से न्यूट्रॉन का पता लगाने में एक बड़ी चुनौती एक ही डिटेक्टर में गामा विकिरण द्वारा उत्पन्न गलत संकेतों से ऐसे संकेतों को पहचानना है। गामा-किरण संकेतों से न्यूट्रॉन संकेतों को अलग करने के लिए पल्स आकार भेदभाव जैसी विधियों का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि कुछ अकार्बनिक सिंटिलेटर-आधारित डिटेक्टर विकसित किए गए हैं। बिना किसी अतिरिक्त तकनीक के स्वाभाविक रूप से मिश्रित विकिरण क्षेत्रों में न्यूट्रॉन का पता लगाने के लिए।

फास्ट न्यूट्रॉन डिटेक्टरों को मॉडरेटर की आवश्यकता नहीं होने का लाभ होता है, और इसलिए वे न्यूट्रॉन की ऊर्जा, आगमन के समय और कुछ मामलों 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 लगातार पैदा करते हैं।

प्राकृतिक न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि। मुक्त न्यूट्रॉन का एक छोटा प्राकृतिक पृष्ठभूमि प्रवाह पृथ्वी पर हर जगह मौजूद है। वायुमंडल में और समुद्र की गहराई में, न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि वातावरण के साथ ब्रह्मांडीय किरण की अंतःक्रिया द्वारा निर्मित म्यूऑन के कारण होती है। ये उच्च-ऊर्जा म्यूऑन पानी और मिट्टी में काफी गहराई तक प्रवेश करने में सक्षम हैं। वहाँ, हड़ताली परमाणु नाभिक में, अन्य प्रतिक्रियाओं के बीच वे स्पेलेशन प्रतिक्रियाओं को प्रेरित करते हैं जिसमें एक न्यूट्रॉन नाभिक से मुक्त होता है। पृथ्वी की पपड़ी के भीतर एक दूसरा स्रोत न्यूट्रॉन है जो मुख्य रूप से क्रस्टल खनिजों में मौजूद यूरेनियम और थोरियम के सहज विखंडन से उत्पन्न होता है। न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि एक जैविक खतरा होने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं है, लेकिन यह बहुत उच्च रिज़ॉल्यूशन वाले कण डिटेक्टरों के लिए महत्वपूर्ण है जो बहुत ही दुर्लभ घटनाओं की तलाश कर रहे हैं, जैसे कि (परिकल्पित) बातचीत जो काला पदार्थ के कणों के कारण हो सकती है। हाल के शोध से पता चला है कि तूफान भी मेव 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 के बीच होता है−9 और 10-13 प्रति एमएस और प्रति एम2 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 भीतर keV श्रेणी तक घट जाती है। मंगल ग्रह की सतह पर और भी मजबूत न्यूट्रॉन पृष्ठभूमि विकिरण उत्पन्न होता है, जहां का वातावरण ब्रह्मांडीय किरण म्यूऑन उत्पादन और न्यूट्रॉन-स्पेलेशन से न्यूट्रॉन उत्पन्न करने के लिए पर्याप्त मोटा है, लेकिन उत्पादित न्यूट्रॉन से महत्वपूर्ण सुरक्षा प्रदान करने के लिए पर्याप्त मोटा नहीं है। ये न्यूट्रॉन न केवल सीधे नीचे की ओर जाने वाले न्यूट्रॉन विकिरण से मंगल ग्रह की सतह न्यूट्रॉन विकिरण खतरा उत्पन्न करते हैं, बल्कि मंगल ग्रह की सतह से न्यूट्रॉन के प्रतिबिंब से भी एक महत्वपूर्ण खतरा उत्पन्न कर सकते हैं, जो मंगल ग्रह के शिल्प या निवास स्थान से ऊपर की ओर प्रवेश करने वाले परावर्तित न्यूट्रॉन विकिरण का उत्पादन करेगा। मंज़िल। अनुसंधान के लिए न्यूट्रॉन के स्रोत। इनमें कुछ प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय (सहज विखंडन और न्यूट्रॉन उत्सर्जन), और कुछ परमाणु प्रतिक्रियाओं से शामिल हैं। सुविधाजनक परमाणु प्रतिक्रियाओं में टेबलटॉप प्रतिक्रियाएं शामिल हैं जैसे प्राकृतिक अल्फा और कुछ न्यूक्लाइड्स की गामा बमबारी, अक्सर बेरिलियम या ड्यूटेरियम, और प्रेरित परमाणु विखंडन, जैसे कि परमाणु रिएक्टरों में होता है। इसके अलावा, उच्च-ऊर्जा परमाणु प्रतिक्रियाएं (जैसे कि ब्रह्मांडीय विकिरण वर्षा या त्वरक टकराव 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 जनरेटर कहा जाता है।

व्यवहार में, न्यूट्रॉन के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले छोटे प्रयोगशाला स्रोत न्यूट्रॉन उत्पादन को शक्ति देने के लिए रेडियोधर्मी क्षय का उपयोग करते हैं। एक विख्यात न्यूट्रॉन-उत्पादक रेडियोआइसोटोप, कलिफ़ोरनियम क्षय (अर्ध-जीवन 2.65 वर्ष) सहज विखंडन द्वारा 3.7 न्यूट्रॉन प्रति विखंडन के उत्पादन के साथ समय का 3% होता है, और इस प्रक्रिया से अकेले न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है। रेडियो आइसोटोप द्वारा संचालित परमाणु प्रतिक्रिया स्रोत (जिसमें दो सामग्रियां शामिल 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 पानी में ड्यूटेरियम के साथ। एक लोकप्रिय स्टार्टअप न्यूट्रॉन स्रोत रेडियोधर्मी सुरमा - 124 -124 प्लस बेरिलियम है, 60.9 दिनों के आधे जीवन वाला एक सिस्टम, जिसे परमाणु रिएक्टर में न्यूट्रॉन के साथ सक्रिय करके प्राकृतिक एंटीमनी (जो 42.8% स्थिर एंटीमनी -123 है) से बनाया जा सकता है।, फिर वहाँ पहुँचाया जाता है जहाँ न्यूट्रॉन स्रोत की आवश्यकता होती है। फ़ाइल: इंस्टीट्यूट लाउ-Langevin (ILL) in Grenoble, France.jpg|thumb|right|ग्रेनोबल, फ्रांस में इंस्टीट्यूट लाउ-लैंगविन (ILL) - एक प्रमुख न्यूट्रॉन अनुसंधान सुविधा।

परमाणु 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 रेडियोआइसोटोप बनाने के लिए भी किया जा सकता है, जो न्यूट्रॉन कैप्चर 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 इंजीनियरिंग चुनौती साबित हुई है। संलयन रिएक्टर जो न्यूट्रॉन उत्पन्न करते हैं, वे रेडियोधर्मी अपशिष्ट पैदा करने की संभावना रखते हैं, लेकिन अपशिष्ट न्यूट्रॉन-सक्रिय लाइटर आइसोटोप 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-एमिटिंग ट्रांसयूरानिक एक्टिनाइड्स के लंबे आधे जीवन के कारण होता है। कुछ परमाणु संलयन-विखंडन संकरों 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 कचरे को कम जीवित या स्थिर न्यूक्लाइड में परिवर्तित किया जा सके।

उत्पादन के बाद न्यूट्रॉन बीम और बीम का संशोधन
न्यूट्रॉन परिवहन द्वारा न्यूट्रॉन स्रोतों से मुक्त न्यूट्रॉन बीम 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 स्पेलेशन स्रोत संचालित करता है।

न्यूट्रॉन के कुल विद्युत आवेश की कमी के कारण उन्हें चलाना या तेज करना मुश्किल हो जाता है। आवेशित कणों को विद्युत क्षेत्र या चुंबकीय क्षेत्र द्वारा त्वरित, धीमा या विक्षेपित किया जा सकता है। इन विधियों का न्यूट्रॉन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। लेकिन न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षण | न्यूट्रॉन के चुंबकीय क्षण 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 मॉडरेटर, न्यूट्रॉन परावर्तक और न्यूट्रॉन-वेग चयनकर्ता शामिल हैं। फोटॉन के लिए फैराडे प्रभाव के अनुरूप विधि में चुंबकीय सामग्री के माध्यम से संचरण द्वारा थर्मल न्यूट्रॉन को ध्रुवीकृत किया जा सकता है। न्यूट्रॉन सुपरमिरर और मैग्नेटाइज्ड इंटरफेरेंस फिल्टर के उपयोग से 6-7 एंगस्ट्रॉम के तरंग दैर्ध्य के ठंडे न्यूट्रॉन का उत्पादन ध्रुवीकरण के उच्च स्तर के बीम में किया जा सकता है।

अनुप्रयोग
कई परमाणु प्रतिक्रियाओं में न्यूट्रॉन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उदाहरण के लिए, न्यूट्रॉन कैप्चर के परिणामस्वरूप अक्सर न्यूट्रॉन सक्रियण होता है, जो रेडियोधर्मिता को प्रेरित करता है। विशेष रूप से, न्यूट्रॉन और उनके व्यवहार का ज्ञान परमाणु रिएक्टरों और परमाणु हथियारों 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 तापमान | शीत, तापीय और गर्म न्यूट्रॉन विकिरण आमतौर पर न्यूट्रॉन प्रकीर्णन सुविधाओं में नियोजित होते हैं, जहां संघनित पदार्थ के विश्लेषण के लिए एक्स-रे का उपयोग उसी तरह से किया जाता है। विभिन्न बिखरने वाले क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) द्वारा परमाणु विरोधाभासों के संदर्भ में न्यूट्रॉन बाद के पूरक हैं; चुंबकत्व के प्रति संवेदनशीलता; इनलेस्टिक न्यूट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए ऊर्जा रेंज; और पदार्थ में गहरी पैठ।

खोखले ग्लास केशिका ट्यूबों के भीतर या डिम्पल एल्यूमीनियम प्लेटों से प्रतिबिंब द्वारा कुल आंतरिक प्रतिबिंब के आधार पर न्यूट्रॉन लेंस के विकास ने न्यूट्रॉन माइक्रोस्कोपी और न्यूट्रॉन / गामा रे टोमोग्राफी में चल रहे शोध को प्रेरित किया है। न्यूट्रॉन का एक प्रमुख उपयोग सामग्री में तत्वों से विलंबित और त्वरित गामा किरणों को उत्तेजित करना है। यह न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (NAA) और शीघ्र गामा न्यूट्रॉन सक्रियण विश्लेषण (PGNAA) का आधार बनता है। NAA का उपयोग अक्सर परमाणु रिएक्टर में सामग्रियों के छोटे नमूनों का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है, जबकि PGNAA का उपयोग अक्सर बोर छेद के आसपास भूमिगत चट्टानों और कन्वेयर बेल्ट पर औद्योगिक बल्क सामग्री का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।

न्यूट्रॉन उत्सर्जकों का एक अन्य उपयोग प्रकाश नाभिक का पता लगाना है, विशेष रूप से पानी के अणुओं में पाए जाने वाले हाइड्रोजन। जब एक तेज़ न्यूट्रॉन एक हल्के नाभिक से टकराता है, तो वह अपनी ऊर्जा का एक बड़ा अंश खो देता है। हाइड्रोजन नाभिक से परावर्तित होने के बाद धीमे न्यूट्रॉन जांच में वापस आने की दर को मापकर, एक न्यूट्रॉन जांच मिट्टी में पानी की मात्रा निर्धारित कर सकती है।

चिकित्सा उपचार
क्योंकि न्यूट्रॉन विकिरण मर्मज्ञ और आयनीकरण दोनों है, इसका चिकित्सा उपचार 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।

फास्ट न्यूट्रॉन थेरेपी कैंसर के इलाज के लिए आमतौर पर 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 खुद को ठीक करने का समय होगा, जबकि ट्यूमर कोशिकाएं अक्सर 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 इलाज के लिए कैंसर के न्यूट्रॉन कैप्चर थेरेपी ऑफ कैंसर ऊर्जा वाले न्यूट्रॉन के बीम का उपयोग किया जाता है। बोरॉन न्यूट्रॉन कैप्चर थेरेपी 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 की बमबारी की जाती है (हालांकि अक्सर तापीय ऊर्जा से अधिक) जो बोरॉन में बोरॉन-10 समस्थानिक द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं, जो बोरॉन-11 की एक उत्तेजित अवस्था पैदा 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 इलाज के लिए इस तरह की चिकित्सा को लागू 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 फ्लक्स के लिए एक शोध परमाणु रिएक्टर की आवश्यकता होती है।

सुरक्षा
मुक्त न्यूट्रॉन के संपर्क में आना खतरनाक हो सकता है, क्योंकि शरीर में अणुओं के साथ न्यूट्रॉन की परस्पर क्रिया अणुओं और परमाणुओं में व्यवधान पैदा कर सकती है, और ऐसी प्रतिक्रियाएं भी पैदा कर सकती हैं जो विकिरण के अन्य रूपों (जैसे प्रोटॉन) को जन्म देती हैं। विकिरण सुरक्षा की सामान्य सावधानियाँ लागू 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 सामग्री और उच्च घनत्व के साथ अच्छा परिरक्षण होता है; अक्सर 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 बजाय किसी को पदार्थ के साथ न्यूट्रॉन की विशेष बातचीत को देखने की जरूरत है (उपरोक्त पहचान पर अनुभाग देखें)। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन युक्त सामग्री का उपयोग अक्सर न्यूट्रॉन से बचाव के लिए किया जाता है, क्योंकि साधारण हाइड्रोजन दोनों ही न्यूट्रॉन को बिखेरता और धीमा करता है। इसका अर्थ अक्सर यह होता है कि सरल कंक्रीट ब्लॉक या यहां तक ​​कि पैराफिन-लोडेड प्लास्टिक ब्लॉक न्यूट्रॉन से कहीं अधिक सघन सामग्री की तुलना में बेहतर सुरक्षा प्रदान करते हैं। धीमा करने के बाद, न्यूट्रॉन को एक आइसोटोप के साथ अवशोषित किया जा सकता है जिसमें धीमी न्यूट्रॉन के लिए द्वितीयक कैप्चर विकिरण, जैसे लिथियम -6 के बिना उच्च संबंध होता है।

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

थर्मल न्यूट्रॉन
ऊष्मीय न्यूट्रॉन मुक्त न्यूट्रॉन होते हैं जिनकी ऊर्जा में मैक्सवेल-बोल्ट्ज़मान वितरण केटी = के साथ होता है$939.566 MeV/c2$ ($0 e$) कमरे के तापमान पर। यह 2.2 किमी/सेकेंड की विशिष्ट (औसत या माध्यिका नहीं) गति देता है। 'थर्मल' 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 गैसों का गतिज सिद्धांत देखें)। नाभिक के साथ कई टक्करों (अक्सर 10-20 की सीमा में) के बाद, न्यूट्रॉन इस ऊर्जा स्तर पर पहुंचते हैं, बशर्ते कि वे अवशोषित न हों।

कई पदार्थों में, थर्मल न्यूट्रॉन प्रतिक्रियाएं तेज न्यूट्रॉन से जुड़े प्रतिक्रियाओं की तुलना में अधिक प्रभावी क्रॉस-सेक्शन दिखाती हैं, और इसलिए थर्मल न्यूट्रॉन को किसी भी परमाणु नाभिक द्वारा अधिक आसानी से अवशोषित किया जा सकता है (अर्थात, उच्च संभावना के साथ) जिससे वे टकराते हैं, एक भारी बनाते हैं - और अक्सर अस्थिर आइसोटोप - परिणामस्वरूप रासायनिक तत्व का आइसोटोप।

अधिकांश परमाणु रिएक्टर एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर का उपयोग धीमा करने के लिए करते हैं, या न्यूट्रॉन को थर्मलाइज़ करते हैं जो परमाणु विखंडन द्वारा उत्सर्जित होते हैं ताकि वे अधिक आसानी से कब्जा 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 थर्मल न्यूट्रॉन होते हैं जिन्हें बहुत ठंडे पदार्थ जैसे तरल ड्यूटेरियम में संतुलित किया जाता है। इस तरह के ठंडे स्रोत को शोध रिएक्टर या स्पेलेशन स्रोत के मॉडरेटर 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 थर्मल न्यूट्रॉन के उपयोग की तुलना में ठंडे और बहुत ठंडे न्यूट्रॉन (वीसीएन) का उपयोग थोड़ा सीमित रहा है। हालांकि, वीसीएन के उपयोग को बढ़ावा देने के लिए वैज्ञानिक समुदाय को अधिक विकल्प प्रदान करने के लिए अभिनव समाधान प्रस्तावित किए गए हैं।



अल्ट्राकोल्ड न्यूट्रॉन
अल्ट्राकोल्ड न्यूट्रॉन कुछ केल्विन के तापमान पर कम न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस सेक्शन वाले पदार्थों में ठंडे न्यूट्रॉन के अप्रत्यास्थ बिखरने से उत्पन्न होते हैं, जैसे कि ठोस ड्यूटेरियम या सुपरफ्लुइड हीलियम। एक वैकल्पिक उत्पादन विधि डॉपलर शिफ्ट का शोषण करने वाले ठंडे न्यूट्रॉन का यांत्रिक मंदी है।

विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन
एक तेज न्यूट्रॉन एक मुक्त न्यूट्रॉन है जिसका गतिज ऊर्जा स्तर करीब होता है $-2 e$ ($-3 C$), इसलिए ~ की गति$1 e$ (~प्रकाश की गति का 5%)। उन्हें निम्न-ऊर्जा तापीय न्यूट्रॉन, और उच्च-ऊर्जा न्यूट्रॉन से अलग करने के लिए विखंडन ऊर्जा या तेज़ न्यूट्रॉन नाम दिया गया है, जो कॉस्मिक शावर 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-बोल्ट्ज़मान वितरण होता है, 2 MeV की औसत ऊर्जा (के लिए) 235U विखंडन न्यूट्रॉन), और केवल 0.75 MeV का एक मोड (सांख्यिकी), जिसका अर्थ है कि उनमें से आधे से अधिक तेजी से अर्हता प्राप्त नहीं करते हैं (और इस प्रकार उपजाऊ सामग्री में विखंडन शुरू करने का लगभग कोई मौका नहीं है, जैसे कि 238यू और 232ठ).

फास्ट न्यूट्रॉन को मॉडरेशन नामक प्रक्रिया के माध्यम से थर्मल न्यूट्रॉन में बनाया जा सकता है। यह एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर के साथ किया जाता है। रिएक्टरों में, आमतौर पर भारी पानी, हल्के पानी के रिएक्टर या सीसा का उपयोग न्यूट्रॉन को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।

संलयन न्यूट्रॉन


डी-टी (ड्यूटेरियम-ट्रिटियम) संलयन डी-टी संलयन है जो 14.1 MeV गतिज ऊर्जा के साथ सबसे ऊर्जावान न्यूट्रॉन पैदा करता है और प्रकाश की गति के 17% पर यात्रा करता है। डी-टी 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 हिस्सा होता है, तब भी चरम-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 डी-टी फ्यूजन न्यूट्रॉन स्रोत बनाता है जैसे प्रस्तावित टोकामक पावर रिएक्टर ट्रांसयूरानिक कचरे के परमाणु रूपांतरण के लिए उपयोगी है। 14.1 MeV न्यूट्रॉन स्पेलेशन#न्यूक्लियर स्पेलेशन 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, परमाणु हथियार डिजाइन बड़े पैमाने पर डी-टी फ्यूजन 14.1 MeV न्यूट्रॉन का उपयोग फ्यूजन बूस्टिंग के लिए करता है। फ्यूजन न्यूट्रॉन सामान्य रूप से गैर-विखंडनीय सामग्री, जैसे कि घटिया यूरेनियम (यूरेनियम -238) में विखंडन पैदा करने में सक्षम हैं, और इन सामग्रियों का उपयोग थर्मोन्यूक्लियर हथियारों के जैकेट में किया गया है। फ्यूजन न्यूट्रॉन उन पदार्थों में भी विखंडन पैदा 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-हथियार ग्रेड सामग्री को कुछ परमाणु प्रसार चर्चाओं और संधियों में चिंता 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 बाकी समय ट्रिटियम और एक प्रोटॉन बनाता है लेकिन कोई न्यूट्रॉन नहीं। डी-3वह संलयन कोई न्यूट्रॉन नहीं पैदा करता है।

इंटरमीडिएट-ऊर्जा न्यूट्रॉन
एक विखंडन ऊर्जा न्यूट्रॉन जो धीमा हो गया है लेकिन अभी तक तापीय ऊर्जा तक नहीं पहुंचा है, उसे एपिथर्मल न्यूट्रॉन कहा जाता है।

न्यूट्रॉन कैप्चर और परमाणु विखंडन प्रतिक्रियाओं दोनों के लिए क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) में एपिथर्मल एनर्जी रेंज में विशिष्ट ऊर्जा पर अक्सर कई अनुनाद चोटियां होती हैं। फास्ट-न्यूट्रॉन रिएक्टर में इनका महत्व कम होता है, जहां अधिकांश न्यूट्रॉन इस सीमा तक धीमा होने से पहले अवशोषित हो जाते हैं, या एक वेल-न्यूट्रॉन मॉडरेटर थर्मल रिएक्टर में, जहां एपिथर्मल न्यूट्रॉन ज्यादातर मॉडरेटर नाभिक के साथ बातचीत करते हैं, न कि विखंडनीय या उर्वर सामग्री के साथ एक्टिनाइड न्यूक्लाइड्स। लेकिन आंशिक रूप से मॉडरेट किए गए रिएक्टर में भारी धातु नाभिक के साथ एपिथर्मल न्यूट्रॉन की अधिक बातचीत के साथ, परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया में क्षणिक स्थिति (रासायनिक इंजीनियरिंग) परिवर्तन के लिए अधिक संभावनाएं हैं जो रिएक्टर नियंत्रण को और अधिक कठिन बना सकती हैं।

प्लूटोनियम -239 जैसे अधिकांश परमाणु ईंधनों में विखंडन प्रतिक्रियाओं के लिए कैप्चर प्रतिक्रियाओं का अनुपात भी बदतर है (बिना विखंडन के अधिक कैप्चर), इन ईंधनों का उपयोग करने वाले एपिथर्मल-स्पेक्ट्रम रिएक्टरों को कम वांछनीय बनाते हैं, क्योंकि कैप्चर न केवल कैप्चर किए गए न्यूट्रॉन को बर्बाद करते हैं बल्कि आमतौर पर इसका परिणाम भी होता है। एक न्यूक्लाइड में जो थर्मल या एपिथर्मल 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 कब्जा-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 कुशल होते हैं और एक्स-रे या प्रोटॉन की तुलना में कोशिका (जीव विज्ञान) की मृत्यु की संभावना अधिक होती है।

यह भी देखें

 * आयनीकरण विकिरण
 * आइसोटोप
 * कणों की सूची
 * न्यूट्रॉन चुंबकीय क्षण
 * न्यूट्रॉन विकिरण और सीवर्ट
 * न्यूट्रोनियम
 * परमाणु प्रतिक्रिया
 * न्यूक्लियोसिंथेसिस
 * न्यूट्रॉन कैप्चर न्यूक्लियोसिंथेसिस
 * आर-प्रक्रिया
 * एस-प्रक्रिया
 * थर्मल रिएक्टर

न्यूट्रॉन स्रोत

 * न्यूट्रॉन जनरेटर
 * न्यूट्रॉन स्रोत

न्यूट्रॉन से जुड़ी प्रक्रियाएं

 * न्यूट्रॉन बम
 * न्यूट्रॉन विवर्तन
 * न्यूट्रॉन प्रवाह
 * न्यूट्रॉन परिवहन
 * कॉस्मोजेनिक रेडियोन्यूक्लाइड डेटिंग

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 * आर प्रक्रिया

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