Page 107 - 世界学

第三章 微观世界学 091

电子在产生后未能获得足够的能量脱离质子（估计为 13.6eV），于是和质子生成
一个中性的氢原子。反应的所有能量皆转化为反电子中微子的动能。

（2）束缚态中子的衰变
不稳定原子核里的中子可以像自由中子一样衰变。但是，中子衰变的逆过程也

可以发生，即逆 β 衰变。质子可以转变为一个中子，同时放出一个正电子和一个
电子中微子。稳定原子核内一个中子衰变成质子，核内正电荷的斥力就会增大。这

个斥力的势能就变成中子衰变的一个势垒。如果中子不能突破这个势垒，它就无法
衰变。这也可以解释在自由状态下稳定的质子有时会在束缚态中转变为中子。

3. 中子核反应
中子核反应（neutron induced nuclear reaction）中子同原子核相互作用引起的核
反应。中子的重要特征是不带电，不存在库仑势垒的阻挡，这就使得几乎任何能量

的中子同任何核素都能发生反应，在实际应用中，低能中子的反应起更重要的作用。
中子核反应主要有：

中子裂变反应。某些重核如 235U 俘获中子发生裂变，裂变同时还放出 2~3 个
瞬发中子，并释放很大的裂变能，这种中子的增殖可使裂变形成裂变链式反应，这

是获取核能的重要途径。
中子辐射俘获。中子被核俘获后形成复合核，然后通过放出一个或多个 γ 光子

退激，研究 γ 射线的能谱可以得到复合核能级结构、辐射过程性质的信息，此反应
对一切稳定核都是重要的，也是生产核燃料、超铀元素等的重要反应。
此外 ，还有中子的弹性散射和非弹性散射；中子被核吸收可放出 2 个、3 个……

中子的反应；发射带电粒子的反应以及吸收中子不放出中子的中子吸收等等。中子
核反应在研究核结构和核反应机制及核能利用中占重要地位。

4. 中子的状态分类
（1）热中子
热中子是符合麦克斯韦 - 玻耳兹曼分布，并且其动能约为 kT=0.0253eV（4.0×

10 -21 焦耳）的自由中子。

（2）冷中子和超冷中子
把热中子冷却到极低温度即得到冷中子，比如液氢或液氘。冷中子源对于中子
-5
散射试验非常重要。冷中子的能量约 5×10 ~0.025eV 之间。