中子

1932 年查德威克在实验中发现中子，中子不带电，质量比质子略重，是电子的 1838.67 倍，自旋量子数是 1/2，中子和原子核之间在近距离有很强的相互作用，中子是基本粒子家族的新成员。

中子有一个性质和质子及电子都不同，自由质子和自由电子都是稳定粒子，但自由中子却不是稳定的粒子。当自由中子产生后，平均经过 887 秒就要衰变掉，中子消失了，产生一个质子和一个电子，再加一个当时还没有被观察到和被发现的中性粒子，即反中微子。中子的这个性质就使人们怀疑中子是否是一个复合粒子，是由质子和电子再加另外的中性粒子组成，自由中子的衰变就是一个分解的过程，就像水分子分解成氢原子和氧原子一样。这个可能性立即就被排除掉了，当时的实验没有观察到质子的体积大小，如果质子有一定体积大小，它的半径不会大于 1 费米，中子的半径也是相同的数量级。如果中子中包含电子，电子的位置就被限制在中子的体积内，即在半径小于 1 费米的球体积内。从不确定关系给出在中子中电子动量的不确定范

围，从而可以估计出电子具有的静止能量加动能值至少达到 49.3 兆电子伏

特，这是自由电子静止能量的 96.5 倍。具有这么大能量的电子不可能和质子一起被束缚在中子里，这表明中子不可能由质子和电子再加其他中性粒子所组成。

中子是人们发现的第一个不稳定粒子，中子的衰变过程不是复合粒子的分解，而是粒子的转化。中子衰变时，中子消失了，同时产生了一个质子和一个电子，再加一个反中微子。在这个衰变过程中，中子、质子、电子、反中微子的数目都是可变的。

粒子的转化是粒子世界中粒子运动特有的新形式，尽管粒子世界中观察到大量的粒子反应和衰变过程，看起来很像化学中的化合与分解，但是两者的性质和机理是截然不同的。化学中的化合与分解是原子间的重新组合，粒子世界中的粒子反应和衰变则完全是粒子的转化，是粒子的湮没和产生，一般并不能归结为粒子的重新组合。