如何測試中子(Neutron)的存在?

The common means of detecting a charged particle by looking for a track of ionization (such as in a cloud chamber) does not work for neutrons directly. Neutrons that elastically scatter off atoms can create an ionization track that is detectable, but the experiments are not as simple to carry out; other means for detecting neutrons, consisting of allowing them to interact with atomic nuclei, are more commonly used.

A common method for detecting neutrons involves converting the energy released from such reactions into electrical signals. The nuclides 3He, 6Li, 10B, 233U, 235U, 237Np and 239Pu are useful for this purpose. A good discussion on neutron detection is found in chapter 14 of the book Radiation Detection and Measurement by Glenn F. Knoll (John Wiley & Sons, 1979)
中子是一种电中性的粒子，具有与质子大约相同的质量。中子属于重子类，由两个下夸克和一个上夸克构成。 绝大多数的原子核都由中子和质子组成（仅有一种氢原子的同位素例外，它由一个质子构成）。在原子核外，中子性质不稳定，半衰期为15分钟。中子衰变时释放一个电子和一个反中微子而成为质子。同样的衰变过程在一些原子核中也存在。原子核中的中子和质子可以通过吸收和释放π介子互相转换。中子是由剑桥大学卡文迪许实验室的英国物理学家詹姆斯·查德威克于1932年发现的。

中子和其它常見的次原子粒子最大的分別在於本身不帶電荷。但其實只是因為下夸克和上夸克的電荷互相抵消。 這分別使得它在較後期才被發現，令它穿透性強，無法直接進行觀察，也令它在核轉變中成為非常重要的媒介物。

雖然组成物质的原子在正常情況下不帶電荷，但原子比中子大一萬倍，是由帶負電的電子圍繞帶正電的原子核運行而形成的複雜系統。帶電粒子（如質子，電子，或α粒子）和電磁波（如伽瑪射線）都會在穿透物質時消耗能量，形式是將所穿透物質離子化。帶電粒子會因此而慢下來，電磁波则會被所穿透物質吸收。中子的情況截然不同，它只會在與原子核近距離接觸時受强相互作用或弱相互作用影嚮：結果一個自由中子在與原子核直接碰撞前不受任何外力影嚮。因為原子核太小，碰撞機會極少，因此自由中子會在一段極長的距離保持不變。

自由中子和原子核的碰撞是彈性碰撞，其遵循和巨觀下兩小球彈性碰撞時的動量法則。當被碰撞的原子核很重時，原子核只會有很小的速度；但是，若是碰撞的對象是和中子質量差不多質子，則質子和中子會以幾乎相同的速度飛出。這類的碰撞將會因為製造出的離子而被偵測到。

中子的電中性讓它不僅很難偵測，也很難被控制。電中性使得我們無法以電磁場來加速、減速或是束縛中子。自由中子僅對磁場有很微弱的作用（因為中子存在磁矩）。真正能有效控制中子的只有核作用力。我們唯一能控制自由中子運動的方式只是放置原子核堆在它們的運動路徑上，讓中子和原子核碰撞藉以吸收之。這種以中子撞擊原子核的反應在核反應中扮演重要角色，也是核子武器運作的原理。Free neutron beams are obtained from neutron sources by neutron transport.