นิวตรอนคืออะไร ?
นิวตรอน
นิวตรอน () เป็น อนุภาคย่อยของอะตอม ตัวหนึ่ง มีสัญญลักษณ์ n หรือ n ที่ไม่มี ประจุไฟฟ้า และมีมวลใหญ่กว่ามวลของ โปรตอน เล็กน้อย โปรตอนและนิวตรอนแต่ละตัวมีมวลประมาณหนึ่งหน่วย มวลอะตอม โปรตอนและนิวตรอนประกอบกันขึ้นเป็น นิวเคลียส ของหนึ่งอะตอม และทั้งสองตัวนี้รวมกันเรียกว่า นิวคลีออน คุณสมบัติของพวกมันถูกอธิบายอยู่ใน ฟิสิกส์นิวเคลียร์
เลปตอน
เลปตอนที่มีประจุตัวแรกคือ อิเล็กตรอน ถูกตั้งทฤษฎีในกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักวิทยาศาสตร์หลายคน และถูกค้นพบในปี 1897 โดย J. J. Thomson. เลปตอนตัวต่อมาที่ถูกค้นพบคือมิวออน โดย Carl D. Anderson ในปี 1936 ซึ่งในขณะนั้นถูกระบุว่าเป็นมีซอน การศึกษาต่อมาพบว่า มิวออนไม่มีคุณสมบัติของมีซอนอย่างที่คาดไว้ แต่ประพฤฒิตัวเหมือนอิเล็กตรอน เพียงแต่มีมวลมากกว่า ต้องใช้เวลาถึงปี 1947 เพื่อให้ได้หลักการของ "เลปตอน" ว่าเป็นครอบครัวหนึ่งของอนุภาคที่จะถูกนำเสนอ นิวทริโน และ อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกนำเสนอโดย Wolfgang Pauli ในปี 1930 เพื่ออธิบายลักษณะที่แน่นอนของ การสลายให้อนุภาคบีตา มันถูกสังเกตเห็นในการทดลองของ Cowan–Reines ที่ดำเนินการโดย Clyde Cowan และ Frederick Reines ในปี 1956. มิวออนนิวทริโน ถูกค้นพบในปี 1962 โดย Leon M. Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger, และ เทา ถูกค้นพบระหว่างปี 1974 ถีงปี 1977 โดย Martin Lewis Perl และเพื่อนร่วมงานจาก Stanford Linear Accelerator Center และ Lawrence Berkeley National Laboratory. ขณะที่ เทานิวทริโน เพิ่งถูกประกาศการค้นพบ เมื่อ กรกฎาคม 2000 โดย DONUT collaboration จาก Fermilab
นิวตรอน
เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด เป็นผู้ตั้งทฤษฎีการมีอยู่ของนิวตรอนเมื่อปี ค.ศ. 1920 โดยเขาพบว่าอะตอมของธาตุทุกชนิด เลขมวลจะมีค่าใกล้เคียงกับ 2 เท่าของเลขอะตอมเสมอ จึงสันนิษฐานได้ว่ามีอนุภาคอีกชนิดหนึ่งที่ยังไม่ถูกค้นพบ
การสลายให้กัมมันตรังสี
ถึงแม้ว่า แอลฟา, เบต้า และ แกมมา เป็นที่รู้จักแล้วก็ตาม ได้มีการค้นการสลายตัวแบบอื่นๆเพิ่มเติม ไม่นานหลังจากการค้นพบนิวตรอนในปีพ.ศ. 2475 เอนรีโก แฟร์มี ค้นพบว่า ในการสลายตัวที่เกิดขึ้นน้อยมากนั้นจะก่อให้เกิด นิวตรอน เช่นเดียวกับการสลายตัวของอนุภาค การปลดปล่อยโปรตอน()โดดเดี่ยวพบได้ในบางธาตุ หลังจากค้นพบโพสิตรอนจากการก่อเกิดรังสีคอสมิค เป็นที่ทราบว่าในกระบวนการเดียวกันกับการสลายให้อนุภาคบีตา สามารถก่อให้เกิดอนุภาคโพสิตรอนได้ด้วย(), ซึ่งอนุภาคนี้สามารถเรียกในอีกชื่อหนึ่งว่า อนุภาคตรงข้ามของอิเล็กตรอน ซึ่งในการสลายตัวทั้งสองแบบของการสลายให้อนุภาคบีตา จะก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในนิวเคลียสที่จะปรับระดับสัดส่วนของ นิวตรอน และ โปรตรอน ให้อยู่ในระดับที่มีพลังงานต่ำที่สุด ท้ายที่สุด ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การสลายตัวแบบกลุ่ม() อนุภาคนิวตรอน และ อนุภาคโปรตรอน จำนวนหนึ่ง ถูกปลดปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องในปรากฏการณ์นี้ด้วย นอกจากอนุภาคแอลฟา
แบริออน
สสารแบริออน คือสสารที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแบริออน (โดยมวล) ซึ่งรวมถึงอะตอมทุกชนิด (นั่นหมายรวมถึงสสารเกือบทั้งหมดที่เราเคยพบหรือเคยรู้จักในชีวิตประจำวัน รวมถึงร่างกายของเราด้วย) ส่วนสสารแบบนอน-แบริออน ก็คือสสารใด ๆ ที่ไม่ได้มีองค์ประกอบพื้นฐานเป็นแบริออน ซึ่งอาจรวมถึงสสารธรรมดาเช่น นิวตริโน หรืออิเล็กตรอนอิสระ และอาจนับรวมถึงสสารมืดแบบนอน-แบริออนที่แปลกประหลาดบางชนิด เช่น อนุภาค supersymmetric, แอ็กเซียน (axion) หรือ หลุมดำ การแยกแยะระหว่างสสารแบริออนกับสสารนอน-แบริออนมีความสำคัญมากในการศึกษาจักรวาลวิทยา เพราะแบบจำลองบิกแบงนิวคลีโอซินทีสิสได้วางเงื่อนไขอันแน่นหนาเอาไว้เกี่ยวกับปริมาณสสารแบริออนที่ปรากฏขึ้นในเอกภพยุคแรก ๆ
อะตอม
โปรตอนกับนิวตรอนที่ยึดเหนี่ยวกันภายในอะตอมหนึ่ง ๆ จะรวมกันเป็นนิวเคลียสอะตอมขนาดเล็ก เรียกชื่อว่า นิวคลีออน รัศมีของนิวเคลียสมีค่าประมาณ formula_1 fm โดยที่ "A" คือจำนวนนิวคลีออนรวม นี่มีขนาดเล็กกว่ารัศมีของอะตอมมาก ประมาณ 10 fm นิวคลีออนยึดเหนี่ยวกันเอาไว้ด้วยแรงดึงดูดระยะใกล้ ๆ เรียกว่า แรงนิวเคลียร์ ที่ระยะห่างต่ำกว่า 2.5 fm แรงนี้จะมีพลังแรงมากกว่าแรงไฟฟ้าสถิตซึ่งทำให้ประจุโปรตอนที่เป็นบวกพยายามผลักตัวออกจากกัน
การแปลงภายใน
การแปลงภายใน () เป็นกระบวนการ การสลายให้กัมมันตรังสี ที่เมื่อ นิวเคลียส ที่ถูกกระตุ้นมีปฏิสัมพันธ์แบบ แม่เหล็กไฟฟ้า กับอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในวงโคจรของอะตอม ทำให้อิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมา (พุ่งออกมา) จากอะตอม ดังนั้นในกระบวนการการแปลงภายใน อิเล็กตรอนพลังงานสูงตัวหนึ่งจะถูกปล่อยออกมาจากอะตอมกัมมันตรังสี แต่ไม่ได้มาจากนิวเคลียส ด้วยเหตุนี้อิเล็กตรอนความเร็วสูงที่เกิดจากการแปลงภายในจึงไม่ใช่ อนุภาคบีตา เนื่องจากอนุภาคบีตาจะต้องมาจาก การสลายให้อนุภาคบีตา โดยที่พวกมันจะถูกสร้างขึ้นใหม่ในกระบวนการการสลายตัวของนิวเคลียส
เซลล์ประสาท
คำว่า นิวรอน บัญญัติโดยนัก[[กายวิภาค]][[ชาวเยอรมัน]] Heinrich Wilhelm Gottfried von Waldeyer-Hartz โดยมาจากคำใน[[ภาษากรีก]] νεῦρον (neûron) ที่แปลว่า "เส้นด้าย"
ส่วนความสำคัญของมันว่าเป็นหน่วยพื้นฐานของระบบประสาทเกิดขึ้นในช่วงต้นคริสต์ทศวรรษที่ 20 ผ่านงานของนัก[[กายวิภาค]]ชาวสเปน นพ. [[ซานเตียโก รามอน อี กาฮาล]]
ผู้เสนอว่า นิวรอนเป็นเซลล์ต่างหาก ๆ ที่สื่อสารกับกันและกันผ่านจุดประสาน/ช่องว่างที่ออกแบบโดยเฉพาะ
หลักนี้ต่อมาเรียกว่า neuron doctrine (หลักนิวรอน) ซึ่งเป็นทฤษฎีหลักทฤษฎีหนึ่งของ[[ประสาทวิทยาศาสตร์]]ปัจจุบัน
ตารางธาตุ
การจัดเรียงอิเล็กตรอนเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เราสามารถจัดธาตุในตารางธาตุได้ เพราะจากซ้ายไปขวาตามคาบ อิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนจะเข้าไปอยู่ในวงอิเล็กตรอน (วงที่ 1 วงที่ 2 และอื่น ๆ) แต่ละวงก็ประกอบไปด้วยวงย่อยหนึ่งวงหรือมากกว่านั้น (มีชื่อว่า s p d f และ g) เมื่อเลขอะตอมของธาตุมากขึ้น อิเล็กตรอนจะเข้าไปอยู่ในวงย่อยตามกฎของแมนเดลัง เช่นการจัดเรียงอิเล็กตรอนของนีออน คือ 1s 2s 2p ด้วยเลขอะตอมเท่ากับ 10 นีออนมีอิเล็กตรอน 2 ตัวในวงอิเล็กตรอนแรก และมีอิเล็กตรอนอีก 8 ตัวในวงอิเล็กตรอนที่สอง โดยแบ่งเป็นในวงย่อย s 2 ตัวและในวงย่อย p 6 ตัว ในส่วนของตารางธาตุ เมื่ออิเล็กตรอนตัวหนึ่งไม่สามารถไปอยู่ในวงอิเล็กตรอนที่สองได้แล้ว มันก็จะเข้าไปอยู่ในวงอิเล็กตรอนใหม่ และธาตุนั้นก็จะถูกจัดให้อยู่ในคาบถัดไป ซึ่งตำแหน่งเหล่านี้เป็นธาตุไฮโดรเจน และธาตุในหมู่โลหะแอลคาไล
ดาวนิวตรอน
ในปี ค.ศ. 1965 แอนโทนี่ เฮวิช นักดาราศาสตร์วิทยุชาวอังกฤษ และแซมูเอล โอกาเย่ นักดาราศาสตร์ชาวไนจีเรีย ได้ค้นพบ "แหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุประหลาดในเนบิวลาปู" ซึ่งต่อมาคือดาวนิวตรอนในเนบิวลาปู ในปี ค.ศ. 1967 ไอโอซิฟ สโคลลอฟสกี้ ตรวจจับคลื่นวิทยุจากแหล่งกำเนิด Scorpion X-1 เป็นหลักฐานว่ามีดาวนิวตรอนอยู่ในนั้นจริง
พลังงานนิวเคลียร์
พลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear energy) หมายถึง พลังงานไม่ว่าในลักษณะใดซึ่งเกิดจากการปลดปล่อยออกมาเมื่อมีการแยก, รวมหรือแปลงนิวเคลียส (หรือแกน) ของปรมาณู คำที่ใช้แทนกันได้คือ พลังงานปรมาณู (Atomic energy) ซึ่งเป็นคำที่เกิดขึ้นก่อนและใช้กันมาจนติดปาก โดยอาจเป็นเพราะมนุษย์เรียนรู้ถึงเรื่องของปรมาณู (Atom) มานานก่อนที่จะเจาะลึกลงไปถึงระดับนิวเคลียส แต่การใช้ศัพท์ที่ถูกต้องควรใช้คำว่า พลังงานนิวเคลียร์ อย่างไรก็ดีคำว่า Atomic energy ยังเป็นคำที่ใช้กันอยู่ในกฎหมายของหลายประเทศ สำหรับประเทศไทยได้กำหนดความหมายของคำว่าพลังงานปรมาณู ไว้ในมาตรา 3 แห่งพ.ร.บ.พลังงานปรมาณูเพื่อสันติ พ.ศ. 2504 ในความหมายที่ตรงกับคำว่า พลังงานนิวเคลียร์ และต่อมาได้บัญญัติไว้ในมาตรา3 ให้ครอบคลุมไปถึงพลังงานรังสีเอกซ์ด้วย การที่ยังรักษาคำว่าพลังงานปรมาณูไว้ในกฎหมาย โดยไม่เปลี่ยนไปใช้คำว่าพลังงานนิวเคลียร์แทน จึงน่าจะยังคงมีประโยชน์อยู่บ้าง เพราะในทางวิชาการถือว่า พลังงานเอกซ์ไม่ใช่พลังงานนิวเคลียร์ การกล่าวถึง พลังงานนิวเคลียร์ในเชิงปริมาณ ต้องใช้หน่วยที่เป็นหน่วยของพลังงาน โดยส่วนมากจะนิยมใช้หน่วย eV, KeV (เท่ากับ1,000 eV) และ MeV (เท่ากับ 1,000,000 eV) เมื่อกล่าวถึงพลังงานนิวเคลียร์ปริมาณน้อย และนิยมใช้หน่วยกิโลวัตต์- ชั่วโมง หรือ เมกะวัตต์-วัน เมื่อกล่าวถึงพลังงานปริมาณมากๆ โดย: 1MWd=เมกะวัตต์-วัน = 24,000 กิโลวัตต์-ชั่วโมง และ 1MeV=1.854x10E-24 MWd
อะตอม
ในแบบจำลองมาตรฐานทางฟิสิกส์ ทั้งโปรตอนและนิวตรอนต่างประกอบด้วยอนุภาคมูลฐานเรียกว่า ควาร์ก ควาร์กเป็นหนึ่งในสองชนิดของกลุ่มอนุภาคเฟอร์มิออนซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร องค์ประกอบอีกตัวหนึ่งคือเลปตอน ซึ่งมีอิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบ ควาร์กมีอยู่ 6 ประเภท แต่ละประเภทมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษส่วนที่แตกต่างกันคือ +2/3 หรือ −1/3 โปรตอนประกอบด้วยอัพควาร์ก 2 ตัวและดาวน์ควาร์ก 1 ตัว ขณะที่นิวตรอนประกอบด้วยอัพควาร์ก 1 ตัวและดาวน์ควาร์ก 2 ตัว ความแตกต่างนี้เป็นตัวบ่งบอกถึงความแตกต่างของมวลและประจุระหว่างอนุภาคสองชนิด ควาร์กยึดเหนี่ยวกันไว้ได้ด้วยแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม ซึ่งเป็นลักษณะของกลูออน กลูออนเป็นอนุภาคชนิดหนึ่งในตระกูลเกจโบซอน ซึ่งเป็นอนุภาคมูลฐานทางด้านแรงปฏิกิริยาทางฟิสิกส์
ตัวหน่วงนิวตรอน
นิวตรอนจะยึดเหนี่ยวตามปกติอยู่กับ นิวเคลียสของอะตอม และไม่ได้มีอยู่ฟรีอย่างอิสระได้นานในธรรมชาติ นิวตรอน ที่ไม่ถูกยึดเหนี่ยวจะมี ครึ่งชีวิต เพียงประมาณ 10 นาที การปลดปล่อยนิวตรอนจากนิวเคลียสต้องการพลังงานที่มากกว่า พลังงานยึดเหนี่ยว ของนิวตรอน ซึ่งโดยปกติจะเท่ากับ 7-9 MeV สำหรับ ไอโซโทป ส่วนมาก แหล่งกำเนิดนิวตรอน จะสร้างนิวตรอนอิสระโดยปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่หลากหลาย รวมทั้ง นิวเคลียร์ฟิชชัน และ นิวเคลียร์ฟิวชัน ไม่ว่าแหล่งกำเนิดของนิวตรอนจะเป็นอย่างไร พวกมันจะถูกปลดปล่อยออกมาพร้อมกับพลังงานหลาย MeV
แบบจำลองชั้นพลังงานของนิวเคลียส
แบบจำลองชั้นพลังงานนี้บางส่วนมีความคล้ายคลึงกับแบบจำลองชั้นพลังงานของอะตอม ซึ่งอธิบายการจัดเรียงตัวของอิเล็กตรอนในอะตอม ในชั้นพลังงานที่มีอิเล็กตรอนอยู่เต็มจะมีความเสถียรมากกว่า เมื่อเพิ่มนิวคลีออน (โปรตอนหรือนิวตรอน) ให้กับนิวเคลียส จะมีจุดๆ หนึ่งซึ่งพลังงานยึดเหนี่ยวของนิวคลีออนตัวถัดไปมีค่าน้อยกว่าตัวก่อนหน้าอย่างมาก ผลการสังเกตการณ์นี้เป็นจุดเริ่มต้นของแบบจำลองชั้นพลังงาน ทำให้ทราบถึงเลขมหัศจรรย์ (magic number) ของนิวคลีออน คือ 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ซึ่งจะผูกมัดแน่นหนากับเลขตัวถัดไปที่มีค่าสูงขึ้น
เปลือกอิเล็กตรอน
ในสาขาวิชาเคมีและฟิสิกส์ของอะตอม เปลือกอิเล็กตรอน () หรือ ระดับพลังงานหลัก () อาจเข้าใจได้ว่าเป็นวงโคจรของอิเล็กตรอนที่หมุนวนอยู่รอบนิวเคลียสของอะตอม เปลือกที่ใกล้นิวเคลียสที่สุดเรียกว่าเป็น "เปลือกชั้นที่ 1" (หรือเปลือก "K") ต่อมาจึงเป็น "เปลือกชั้นที่ 2" (หรือเปลือก "L"), "เปลือกชั้นที่ 3" (หรือเปลือก "M") ไกลออกมาเรื่อย ๆ จากนิวเคลียส เปลือกเหล่านั้นจะสอดคล้องกับเลขควอนตัมหลัก (n = 1, 2, 3, 4 ...) หรือถูกตั้งชื่อเรียงตามลำดับตัวอักษรที่ใช้ในสัญญลักษณ์ของรังสีเอ็กซ์ (K,L,M...)
อันตรกิริยาพื้นฐาน
ในฟิสิกส์แผนใหม่ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคมักจะอธิบายได้ในรูปของการแลกเปลี่ยนหรือการคายและดูดกลืนแบบต่อเนื่องของอะไรบางอย่างที่เรียกอนุภาคสนาม (field particles) หรือ อนุภาคแลกเปลี่ยน (exchange particles) ในกรณีอันตรกิริยาไฟฟ้าอนุภาคสนามก็คือ โฟตอน (photon) ในภาษาของฟิสิกส์แผนใหม่เรากล่าวว่าแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามีโฟตอนเป็นสื่อ (mediated) หรือพาหะ (carrier) และโฟตอนก็เป็นอนุภาคสนามของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เช่นกัน แรงนิวเคลียร์ก็มีสื่อเรียก
อะตอม
อนุภาคมูลฐานจะมีคุณสมบัติภายในเชิงกลศาสตร์ควอนตัมประการหนึ่งรู้จักกันในชื่อ สปิน หากเปรียบเทียบก็อาจคล้ายคลึงกับโมเมนตัมเชิงมุมของวัตถุที่หมุนรอบจุดศูนย์กลางมวลของตัวเอง แม้ว่าถ้าจะพูดให้เคร่งครัดแล้ว อนุภาคเหล่านี้มีลักษณะเป็นเหมือนจุดซึ่งไม่สามารถบอกได้ว่ามันกำลังหมุน การวัดค่าสปินใช้หน่วยของค่าคงที่ของพลังค์ (ħ) โดยที่อิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน ล้วนมีค่าสปิน ½ ħ, or "spin-½" ในอะตอมหนึ่ง ๆ อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ไปรอบนิวเคลียสจะมีโมเมนตัมเชิงมุมในวงโคจรเพิ่มไปกับสปินของมัน ขณะที่ตัวนิวเคลียสเองนั้นมีโมเมนตัมเชิงมุมขึ้นกับนิวเคลียร์สปินของมัน
พิษนิวตรอน
พิษนิวตรอน () (หรือที่เรียกว่า ตัวซับนิวตรอน หรือ พิษนิวเคลียร์) เป็นสารที่มีภาคตัดขวางของการดูดซับนิวตรอนขนาดใหญ่ เพื่อใช้ในงานเช่นเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในการใช้งานทั่วไปการดูดซับนิวตรอนมักจะเป็นผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ อย่างไรก็ตามวัสดุที่ดูดซับนิวตรอนได้ หรือที่เรียกว่ายาพิษ จะถูกสอดอย่างเจตนาเข้าไปในบางชนิดของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เพื่อลดระดับการเกิดปฏิกิริยาที่สูงของโหลดที่เกิดจากเชื้อเพลิงสดเริ่มต้นของพวกมัน บางส่วนของยาพิษเหล่านี้จะหมดสิ้นลงเมื่อพวกมันดูดซับนิวตรอนในระหว่างการดำเนินงานของเครื่องปฏิกรณ์ ขณะที่ส่วนอื่นของยาพิษจะค่อนข้างคงที่
อะตอม
อะตอมของธาตุชนิดเดียวกันจะมีจำนวนโปรตอนเท่ากัน เรียกตัวเลขนี้ว่า หมายเลขอะตอม ในธาตุชนิดหนึ่ง ๆ อาจมีจำนวนนิวตรอนที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นตัวกำหนดค่าไอโซโทปของธาตุนั้น ๆ จำนวนโดยรวมของโปรตอนกับนิวตรอนเป็นตัวระบุนิวไคลด์ จำนวนนิวตรอนเทียบกับโปรตอนเป็นตัวกำหนดความเสถียรของนิวเคลียส และไอโซโทปที่ทำให้เกิดการสลายตัวของสารกัมมันตรังสี
เซลล์ประสาท
หลักนิวรอน (neuron doctrine) เป็นไอเดียพื้นฐานว่า นิวรอนเป็นหน่วยโครงสร้างและหน่วยการทำงานพื้นฐานของ[[ระบบประสาท]]
ซึ่งเสนอโดย นพ. [[ซานเตียโก รามอน อี กาฮาล]] ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19
และอ้างว่า นิวรอนเป็นเซลล์โดยเฉพาะ ๆ (ที่ไม่ได้เชื่อมกันเป็นตาข่าย) โดยทำงานแยกส่วนกันทาง[[เมแทบอลิซึม]]
มหานวดารา
ชั้นเปลือกที่อยู่เหนือแกนเหล็กขึ้นไปต่างปล่อยขี้เถ้าเหล็กลงมาทับถมที่แกนกลาง ทำให้น้ำหนักของแกนกลางเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แกนเหล็กถูกบีบอัดที่ความดันสูงอย่างยิ่งยวดและความดันนี้ยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในเวลานี้แกนยังคงรูปอยู่ได้เพราะแรงดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอน แต่เมื่อความกดดันเพิ่มขึ้นจนถึงจุดวิกฤติ อิเล็กตรอนในแกนเหล็กจะไม่อาจทนได้อีกต่อไป จึงถูกอัดรวมเข้ากับโปรตอนเกิดเป็นนิวตรอน (Neutron) และอนุภาคนิวตริโน (Neutrino) การรวมตัวนี้ทำให้จำนวนอิเล็กตรอนในแกนกลางลดหายไปเกือบทั้งหมด ความดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอนที่ประคับประคองแกนเหล็กไว้จึงหมดไปด้วย เมื่อไม่มีความดันดีเจนเนอเรซีคงรูปแกนไว้ แรงโน้มถ่วงจะอัดแกนกลางของดาวลงเป็นดาวนิวตรอนในชั่วพริบตา และในเสี้ยววินาทีน้นเอง พลังงานที่ถูกปลอปล่อยจากการยุบตัวของแกนที่หนาแน่นอย่างที่สุดจะระเบิดออกมาในทุกทิศทาง เปล่งแสงสว่างและพลังงานมากกว่าพี่ดาวได้ผลิตมาตลอดชั่วชีวิต ความร้อนและความดันอันมหาศาลจากการระเบิดทำให้เกิดธาตุหนัก เช่น ปรอท เงิน หรือ ทองคำขึ้นได้ การระเบิดนี้เรียกว่า มหานวดารา จะฉีกดาวทั้งดวงออกเป็นธุลีและสาดเศษส่วนของดาวออกไปในห้วงอวกาศด้วยความเร็วกว่า 10,000 กิโลเมตร/วินาที
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
กับการค้นพบนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์ในที่สุดก็สามารถคำนวณสิ่งที่เป็นส่วนย่อยของพลังงานยึดเหนี่ยวที่แต่ละนิวเคลียสมีอยู่ จากการเปรียบเทียบมวลของนิวเคลียสกับมวลของโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียสขึ้นมา ความแตกต่างระหว่างมวลของนิวเคลียสจะถูกคำนวณในลักษณะนี้และ เมื่อปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกวัด ถูกพบว่าเป็นไปตามการคำนวณของ Einstein ของความเท่าเทียมกันของมวลและพลังงานภายใน 1% ณ ปี 1934
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน
หลังจากการชนกันหลายครั้งกับนิวเคลียสต่าง ๆ (การกระเจิง) ในตัวกลางหนึ่ง (ตัวหน่วงนิวตรอน) ที่ระดับอุณหภูมินี้. นิวตรอนจะอยู่ที่ระดับอุณหภูมิประมาณนี้ ถ้าพวกมันไม่ถูกดูดซับไปซะก่อน
นิวเคลียสของอะตอม
แบบจำลองของนิวเคลียสรุ่นแรกมองนิวเคลียสว่าเป็นหยดของเหลว () ที่กำลังหมุน ในแบบจำลองรูปแบบนี้การแลกเปลี่ยนของแรงแม่เหล็กไฟฟ้​​าระยะทำการไกลกับแรงนิวเคลียร์ระยะทำการค่อนข้างสั้นร่วมกันก่อให้เกิดพฤติกรรมที่คล้ายกับแรงตึงผิวในหยดของเหลวในขนาดที่แตกต่างกัน สูตรนี้ประสบความสำเร็จในการอธิบายถึงปรากฏการณ์ที่สำคัญมากมายของนิวเคลียสเช่นปริมาณของพลังงานยึดเหนี่ยวของพวกมันที่มีการเปลี่ยนแปลงในขณะที่ขนาดและองค์ประกอบของพวกมันมีการเปลี่ยนแปลง (ดู สูตรมวลกึ่งเชิงประจักษ์) แต่มันก็ไม่ได้อธิบายถึงความมั่นคงพิเศษที่เกิดขึ้นเมื่อนิวเคลียสมี "เลขมายา" พิเศษของโปรตอนหรือนิวตรอน
อะตอม
เช่นเดียวกับอนุภาคอื่น อิเล็กตรอนมีคุณสมบัติแบบทวิภาค คือเป็นทั้งอนุภาคและเป็นทั้งคลื่น เมฆอิเล็กตรอนเป็นบริเวณภายในหลุมพลังงานที่อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะสร้างคลื่นนิ่ง 3 มิติประเภทหนึ่งขึ้น อันเป็นรูปคลื่นที่ไม่เคลื่อนที่ตามนิวเคลียส พฤติกรรมนี้ถูกกำหนดจากออร์บิทัลของอะตอม ซึ่งเป็นฟังก์ชันคณิตศาสตร์ที่แสดงคุณสมบัติความเป็นไปได้ที่อิเล็กตรอนจะปรากฏตัวขึ้นที่จุดเฉพาะหนึ่ง ๆ ขณะที่ถูกวัดตำแหน่ง รอบ ๆ นิวเคลียสจะมีออร์บิทัลที่ไม่ต่อเนื่องกันล้อมรอบอยู่ในลักษณะของควอนตา ทั้งนี้เพราะรูปแบบคลื่นอื่นที่เป็นไปได้จะสลายตัวไปอย่างรวดเร็วเข้าสู่สถานะที่เสถียรมากกว่า ออร์บิทัลอาจมีลักษณะวงแหวนหนึ่งวง หลายวง หรือเป็นโครงสร้างโหนดก็ได้ ซึ่งมีความแตกต่างจากออร์บิทัลอื่น ๆ ทั้งด้านขนาด รูปร่าง และศูนย์กลาง
การแผ่รังสีจากนิวตรอน
นิวตรอนอาจถูกปล่อยออกมาจากนิวเคลียร์ฟิวชันหรือนิวเคลียร์ฟิชชัน หรือจาก ปฏิกิริยานิวเคลียร์ ที่แตกต่างกันใด ๆ เช่นจาก การสลายให้กัมมันตรังสี หรือปฏิกิริยาจากการปฏิสัมพันธ์กันของอนุภาค (เช่นจากรังสีคอสมิกหรือเครื่องเร่งอนุภาค) แหล่งนิวตรอนขนาดใหญ่เป็นของหายากและมักจะจำกัดอยู่ในอุปกรณ์ขนาดใหญ่เช่น เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ หรือ เครื่องเร่งอนุภาค (เช่นแหล่งที่มาของนิวตรอนแบบ Spallation)
นิวตรอน
จากบทความที่เขียนขึ้นในปี ค.ศ. 2007 ที่แสดงผลการวิเคราะห์แบบจำลองอิสระได้สรุปว่า นิวตรอนมีโครงสร้าง 3 ชั้น ชั้นนอกและแก่นมีประจุไฟฟ้าเป็นลบ ส่วนชั้นที่อยู่ระหว่างกลางเป็นประจุบวก ลักษณะนี้สามารถอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใดนิวตรอนจึงเกาะกลุ่มอยู่กับโปรตอน เนื่องจากชั้นนอกของนิวตรอนจะดึงดูดโปรตอนซึ่งเป็นบวกทางไฟฟ้านั่นเอง
นิวตัน (หน่วย)
formula_1
ฟิสิกส์ของอนุภาค
การวิจัยด้านฟิสิกส์ของอนุภาคที่ทันสมัยจะมุ่งเน้นไปที่อนุภาคของอะตอมย่อย () รวมทั้งองค์ประกอบที่สร้างขึ้นเป็นอะตอมเช่นอิเล็กตรอน โปรตอน และนิวตรอน (โปรตอนและนิวตรอนเป็นอนุภาคผสมที่เรียกว่าแบริออน ทำจากหลายควาร์ก) ที่ผลิตโดยกระบวนการกัมมันตรังสีและการกระจัดกระจาย เช่นโฟตอน นิวตริโน และมิวออน เช่นเดียวกับอีกหลากหลายของอนุภาคที่แปลกใหม่ ไดนามิกส์ของอนุภาคทั้งหลายยังถูกควบคุมโดยกลศาสตร์ควอนตัมอีกด้วย; โดยพวกมันจะแสดงออกเป็นสองภาคของคลื่นและของอนุภาค () นั่นคือมันจะแสดงพฤติกรรมเหมือนกับเป็นอนุภาคภายใต้สภาวะการทดลองบางอย่างและพฤติกรรมเหมือนกับเป็นคลื่นในสภาวะอื่น ๆ ในความหมายทางเทคนิคมากขึ้น พวกมันจะถูกอธิบายโดยเวกเตอร์ของสภาวะควอนตัมใน Hilbert space, ซึ่งถูกปฏิบัติในทฤษฎีสนามควอนตัมเช่นกัน หลังจากการประชุมของนักฟิสิกส์ด้านอนุภาค คำว่าอนุภาคมูลฐานถูกนำไปใช้กับอนุภาคเหล่านั้นที่ถูก(ตามที่เข้าใจในปัจจุบัน)สันนิษฐานว่าเป็นพวกที่แบ่งแยกไม่ได้และไม่ประกอบด้วยอนุภาคอื่น ๆ
นิวตรอน
นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนจำนวน Z ตัว โดยที่ Z จะเรียกว่า เลขอะตอม และนิวตรอนจำนวน N ตัว โดยที่ N คือ เลขนิวตรอน เลขอะตอมใช้กำหนดคุณสมบัติทางเคมีของอะตอม และเลขนิวตรอนใช้กำหนด ไอโซโทป หรือ นิวไคลด์ คำว่าไอโซโทปและนิวไคลด์มักจะถูกใช้เป็นคำพ้อง แต่พวกมันหมายถึงคุณสมบัติทางเคมีและทางนิวเคลียร์ตามลำดับ เลขมวล ของอะตอมใช้สัญลักษณ์ A จะเท่ากับ Z+N ยกตัวอย่างเช่น คาร์บอนมีเลขอะตอมเท่ากับ 6 และคาร์บอน-12 ที่เป็นไอโซโทปที่พบอย่างมากมายของมันมี 6 นิวตรอนขณะคาร์บอน-13 ที่เป็นไอโซโทปที่หายากของมันมี 7 นิวตรอน องค์ประกอบบางอย่างจะเกิดขึ้นเองในธรรมชาติโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเพียงหนึ่งตัว เช่นฟลูออรีน (ดู นิวไคลด์ที่เสถียร) องค์ประกอบอื่น ๆ จะเกิดขึ้นโดยมีไอโซโทปที่เสถียรเป็นจำนวนมาก เช่นดีบุกที่มีสิบไอโซโทปที่เสถียร แม้ว่านิวตรอนจะไม่ได้เป็นองค์ประกอบทางเคมี มันจะรวมอยู่ใน ตารางของนิวไคลด์
แฮดรอน
ส่วนที่เป็นแฮดรอน โปรตอนมีความเสถียร และนิวตรอนที่เกี่ยวพันอยู่ภายในนิวเคลียสของอะตอมก็มีความเสถียร แฮดรอนอื่นมีความไม่เสถียรภายใต้สภาวะทั่วไป นิวตรอนอิสระจะสลายด้วยครึ่งชีวิตที่ประมาณ 611 วินาฑี จากการทดลอง ฟิสิกส์ของแฮดรอนมีการศึกษาโดยการชนโปรตอนหลายตัวหริอหลายนิวเคลียสของสารประกอบหนักเช่นตะกั่วและทำการตรวจสอบเศษซากในสเก็ดของอนุภาคที่ถูกผลิตขึ้น
ตัวหน่วงนิวตรอน
formula_2
เทคโนโลยีนิวเคลียร์
อย่างไรก็ตาม ถ้ามวลจะวิกฤตได้ก็ต่อเมื่อนิวตรอนที่ถูกหน่วงความเร็วถูกป้อนเข้าไป ดังนั้นปฏิกิริยาก็สามารถควบคุมได้ เช่นโดยการใส่เข้าไปหรือการดึงออกมาโดยตัวดูดซับนิวตรอน () นี่คือสิ่งที่ช่วยให้เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์สามารถที่จะถูกสร้างได้ นิวตรอนเร็วไม่สามารถถูกจับโดยนิวเคลียสได้โดยง่าย พวกมันจะต้องถูกชะลอความเร็ว (ให้เป็นนิวตรอนช้า) โดยทั่วไปโดยการชนกับนิวเคลียสของตัวหน่วงนิวตรอน () ก่อนที่พวกมันจะถูกจับได้อย่างง่ายดาย ในวันนี้ ประเภทนี้ของการฟิชชันเป็นที่นิยมใช้ในการผลิตไฟฟ้า
อะตอม
เท่าที่รู้กันในปัจจุบัน อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคที่มีมวลน้อยที่สุดในบรรดาอนุภาคทั้งหมด คือประมาณ 9.11 kg โดยมีประจุไฟฟ้าลบและมีขนาดที่เล็กเกินกว่าจะวัดได้ด้วยเทคนิคเท่าที่มีอยู่ โปรตอนมีประจุบวก และมีมวลราว 1,836 เท่าของอิเล็กตรอน คือประมาณ 1.6726 kg แม้ว่าอาจลดลงได้จากการเปลี่ยนแปลงพลังงานยึดเหนี่ยวของโปรตอนที่มีต่ออะตอม ส่วนนิวตรอนนั้นไม่มีประจุไฟฟ้า มีมวลราว 1,839 เท่าของมวลอิเล็กตรอน หรือ 1.6929 kg นิวตรอนกับโปรตอนมีขนาดพอ ๆ กันที่ประมาณ 2.5 ม. แม้ว่า 'พื้นผิว' ของอนุภาคเหล่านี้จะไม่สามารถระบุได้อย่างชัดเจนก็ตาม
แฮดรอน
แฮดรอน () (, "hadrós", "stout, thick") ในสาขา ฟิสิกส์ของอนุภาค เป็น อนุภาคผสม ทำจาก ควาร์ก หลายตัวเกี่ยวพันอยู่ด้วยกันโดยแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม (เหมือนกับที่โมเลกุลเกี่ยวพันอยู่ด้วยกันด้วยแรงเคลื่อนไฟฟ้า)
นิวเคลียสของอะตอม
นิวเคลียสถูกค้นพบในปี 1911 ซึ่งเป็นผลมาจากความพยายามของ เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด ในการทดสอบแบบจำลองอะตอมของทอมสัน อิเล็กตรอนถูกค้นพบก่อนหน้านี้โดยตัวของ เจ. เจ. ทอมสัน เอง เขารู้ว่าอะตอมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้​​า ดังนั้นทอมสันจึงตั้งเป็นทฤษฎีขึ้นว่ามันต้องมีประจุบวกอยู่ในอะตอมเช่นกัน ในรูปแบบเหมือนกับขนมปังลูกเกด(พลัมพุดดิ้ง)ของเขา ทอมสันชี้ให้เห็นว่าอะตอมประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่เป็นลบกระจายตัวแบบสุ่มภายในทรงกลมของประจุบวก เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดในภายหลังได้หาทางทดสอบแบบใหม่ที่ดำเนินการโดย ฮันส์ ไกเกอร์ และ เออร์เนสต์ มาร์สเดน ภายใต้การดูแลของรัทเทอร์ฟอร์ด การทดสอบเกี่ยวข้องกับการเบี่ยงเบนของกลุ่มอนุภาคแอลฟา (นิวเคลียสของฮีเลียม) ที่ถูกนำทางให้พุ่งเข้าใส่แผ่นบาง ๆ ของฟอยล์โลหะ เขาให้เหตุผลว่าถ้าแบบจำลองของทอมสันถูกต้องกลุ่มอนุภาคแอลฟาที่มีประจุบวกจะทะลุแผ่นฟอยล์ได้อย่างง่ายดายโดยมีความเบี่ยงเบนในเส้นทางน้อยมาก เนื่องจากฟอยล์ควรทำหน้าที่เป็นกลางทางไฟฟ้าถ้าประจุบวกและประจุลบผสมกันอย่างสนิทแนบแน่นเสียจนทำให้มันกลายเป็นกลาง เขาต้องประหลาดใจเมื่อพบว่าอนุภาคจำนวนมากถูกหักเหเป็นมุมที่มีขนาดใหญ่มาก ที่เป็นเช่นนี้ก็เพราะว่ามวลของอนุภาคอัลฟาใหญ่กว่าอิเล็กตรอนประมาณ 8000 เท่า แรงของมันจึงปรากฏเป็นที่ชัดเจนว่ามีความแข็งแกร่งมากจนสามารถเบี่ยงเบนอนุภาคแอลฟาที่มีมวลขนาดใหญ่และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง เขาตระหนักว่าแบบจำลองแบบขนมปังลูกเกดอาจจะไม่ถูกต้องและว่าการหักเหของอนุภาคแอลฟาจะสามารถอธิบายได้ถ้าประจุบวกและลบถูกแยกออกจากกันและมวลของอะตอมเป็นจุดที่มีความเข้มข้นของประจุบวกเท่านั้น นี้แสดงถึงความถูกต้องของความคิดของอะตอมของนิวเคลียร์ที่ว่ามีศูนย์กลางที่หนาแน่นของประจุบวกและมวล
นิวตรอน
นิวตรอน"เย็น" นิวตรอน"ความร้อน" นิวตรอน"ร้อน"และการแผ่รังสีจากนิวตรอนมักจะถูกใช้ในสิ่งอำนวยความสะดวกที่ทำจากการกระเจิงนิวตรอน ในที่ซึ่งรังสีจะถูกใช้ในลักษณะที่คล้ายกันกับที่มีการใช้รังสีเอกซ์สำหรับการวิเคราะห์สารควบแน่น () นิวตรอนจะถูกใช้เสริมกับการวิเคราะห์ดังกล่าวในแง่ของความแตกต่างของอะตอมโดยภาคตัดขวาง (ฟิสิกส์)ที่มีการกระเจิงที่แตกต่างกัน; ความไวต่อแม่เหล็ก; ช่วงพลังงานสำหรับเครื่องวิเคราะห์สเปคตรัมแบบนิวตรอนที่ไม่ยืดหยุ่น (); และการเจาะลึกลงไปในสสาร
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์
นิวตรอนถูกค้นพบในปี 1932. แนวคิดของปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่ทำให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ถูกสร้างขึ้นโดยนิวตรอนเป็นสื่อกลาง, ถูกค้นพบครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ฮังการี Leó Szilárd, ในปี 1933. เขายื่นจดสิทธิบัตรสำหรับความคิดของเขาในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ที่ง่ายในปีต่อมาขณะที่เขาทำงานที่กระทรวงทหารเรือในกรุงลอนดอน. อย่างไรก็ตามความคิด Szilárd ไม่ได้รวมความคิดของนิวเคลียร์ฟิชชั่นว่าเป็นแหล่งของนิวตรอน, เนื่องจากกระบวนการนั้นยังไม่ได้ถูกค้นพบ. ความคิดของ Szilárd สำหรับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์โดยการใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ที่กำเนิดจากนิวตรอนเป็นสื่อกลางในองค์ประกอบเบาได้พิสูจน์แล้วว่าทำงานไม่ได้.
นิวทริโน
นิวทริโนเป็นเลปตอน กลุ่มเดียวกับอิเล็กตรอน มิวออน และเทา (อนุภาค) แต่ไม่มีประจุไฟฟ้า แบ่งเป็น 3 ชนิด (หรือ flavour) ได้แก่ อิเล็กตรอนนิวทริโน (V) มิวออนนิวทริโน (V) และเทานิวทริโน (V) แต่ละเฟลเวอร์มีคู่ปฏิปักษ์ (ปฏิยานุภาค) ของมันเรียกว่า "ปฏินิวทริโน" ซึ่งไม่มีประจุไฟฟ้าและมีสปินเป็นครึ่งเช่นกัน นิวทริโนถูกสร้างขึ้นในวิธีที่อนุรักษ์ เลขเลปตอน นั่นคือ เมื่อมี อิเล็กตรอนนิวทริโน ถูกสร้างขึ้น หนึ่งตัว จะมี โพซิตรอน (ปฏิอิเล็กตรอน) หนึ่งตัวถูกสร้างขึ้นด้วย และเมื่อมี อิเล็กตรอนปฏินิวทริโนหนึ่งตัวถูกสร้างขึ้น ก็จะมีอิเล็กตรอนหนึ่งตัวถูกสร้างขึ้นเช่นกัน
อะตอม
อิเล็กตรอนที่ถูกดึงดูดอยู่ภายในอะตอมหนึ่ง ๆ จะมีพลังงานศักย์ซึ่งแปรผกผันกับระยะห่างของมันจากนิวเคลียส ค่านี้วัดได้จากขนาดของพลังงานที่จำเป็นต้องใช้เพื่อให้อิเล็กตรอนนั้นหลุดออกจากอะตอม โดยปกติใช้หน่วยวัดเป็น อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) ในแบบจำลองกลศาสตร์ควอนตัม อิเล็กตรอนที่มีพันธะจะสามารถครอบครองสถานะจำนวนหนึ่งรอบนิวเคลียส แต่ละสถานะนั้นสอดคล้องกับระดับพลังงานที่เฉพาะเจาะจง ระดับพลังงานที่ต่ำที่สุดของอิเล็กตรอนเรียกว่า สภาวะพื้น (ground state) ส่วนอิเล็กตรอนที่อยู่ในระดับพลังงานที่สูงกว่าจะเรียกว่าอยู่ในสภาวะกระตุ้น (excited state)
ตัวหน่วงนิวตรอน
การชนของนิวตรอนตัวหนึ่งที่มีมวล = 1 กับนิวเคลียส H (โปรตอน) อาจทำให้นิวตรอนสูญเสียเกือบทั้งหมดของพลังงานในการประสานงาเพียงครั้งเดียว โดยทั่วไปอย่างมาก มันจำเป็นต้องคำนึงถึงทั้งการชนแบบเฉียงและการชนแบบประสานงา "การลดลงแบบลอการิทึมเฉลี่ยของพลังงานนิวตรอนต่อการชนกันหนึ่งครั้ง" formula_3 ขึ้นอยู่กับมวลของอะตอม formula_4 ของนิวเคลียสเท่านั้นและจะถูกกำหนดโดย:
การสังเคราะห์นิวเคลียส
การสังเคราะห์นิวเคลียส () คือกระบวนการในการสร้างนิวเคลียสของอะตอมใหม่ขึ้นจากนิวคลีออนเดิมที่มีอยู่ก่อนแล้ว (โปรตอนและนิวตรอน) เชื่อว่านิวคลีออนดั้งเดิมเองนั้นกำเนิดขึ้นจากการรวมตัวของควาร์ก-กลูออนพลาสมาในเหตุการณ์บิกแบงขณะที่มันมีอุณหภูมิเย็นลง 2 ล้านล้านองศา ไม่กี่นาทีหลังจากนั้น จากเพียงโปรตอนและนิวตรอนจึงได้เกิดเป็นนิวเคลียสของลิเทียมและเบอริลเลียม (ที่เลขมวล 7) แต่ก็มีเพียงจำนวนน้อยมาก จากนั้นกระบวนการฟิวชั่นจึงหยุดลงเมื่ออุณหภูมิและความหนาแน่นลดต่ำลงอย่างรวดเร็วจากการที่เอกภพขยายตัวออก กระบวนการแรกสุดของการสังเคราะห์นิวเคลียสดั้งเดิมนี้อาจเรียกชื่อว่า นิวคลีโอเจเนซิส ก็ได้
นิกโทเจน
ธาตุหมู่ไนโตรเจน หรือ นิโคเจน หรือ นิกโทเจน () คืออนุกรมเคมีของธาตุเคมีในหมู่ 15 ของตารางธาตุ ที่มีจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสุดของอะตอมเท่ากับ 5 โดยอิเล็กตรอน 2 ตัวอยู่ในวงโคจรย่อยเอส (s subshell) อีก 3 ตัวอยู่ในวงโคจรย่อยพี (p subshell) ดังนั้นธาตุเหล่านี้จึงมีอิเล็กตรอน 3 ตัวอยู่ในวงโคจรนอกสุด และ 3 ตัว ในภาวะที่อะตอมไม่อยู่ในระดับไอโอไนส์ (non-ionized state) สารประกอบของธาตุเหล่านี้ เรียกว่า นิกไทด์ (pnictides)
อนุภาคบีตา
กระบวนการนี​้ถูกไกล่เกลี่ยโดยอันตรกิริยาอย่างอ่อน นิวตรอนจะกลายเป็นโปรตอนผ่านการปล่อยออกมาของ W-โบซอนเสมือน ในระดับควาร์ก การปลดปล่อย W- เปลี่ยนดาวน์ควาร์กให้เป็นอัพควาร์ก, เปลี่ยนนิวตรอน (หนึ่งอัพควาร์กและสองดาวน์ควาร์ก) ให้เป็นโปรตอน (สองอัพควาร์กและหนึ่งดาวน์ควาร์ก) จากนั้น W-โบซอนเสมือนจะสลายตัวกลายเป็นอิเล็กตรอนและปฏินิวทรืโน
การแตกเป็นเสี่ยง (ฟิสิกส์)
โดยทั่วไปการผลิตนิวตรอนที่แหล่งนิวตรอนจากการแตกเป็นเสี่ยงจะเริ่มต้นด้วยเครื่องเร่งโปรตอนพลังงานสูง วิธีนี้มักจะทำกันไม่บ่อยไปกว่าเครื่องซินโครตรอน ยกตัวอย่างเช่น แหล่งนิวตรอน ISIS จะขึ้นอยู่กับชิ้นส่วนบางอย่างของอดีต Nimrod synchrotron นิมรอดไม่ค่อยเป็นต่อในการใช้กับฟิสิกส์ของอนุภาค ดังนั้นมันจึงถูกแทนที่ด้วยซินโครตรอนตัวใหม่ ในตอนแรกโดยการใช้หัวฉีดแบบเดิม แต่มันผลิตลำแสงโปรตอนที่เป็นแบบกระตุกเข้มข้นสูง ในขณะที่นิมจะผลิตประมาณ 2 µA ที่ 7 GeV, ISIS จะผลิต 200 µA ที่ 0.8 GeV ลำแสงนี้จะถูกทำให้กระตุกที่อัตรา  Hz และลำแสงเข้มข้นของโปรตอนนี้จะถูกโฟกัสไปยังเป้าหมายหนึ่ง มีการทดลองหลายครั้งที่ทำกับเป้าหมายที่หมดยูเรเนียมแล้ว แต่แม้ว่าเครื่องเหล่านี้จะผลิตลำแสงนิวตรอนที่เข้มข้นที่สุด พวกมันก็ยังมีชีวิตที่สั้นที่สุด เพราะฉะนั้นโดยทั่วไป เป้าหมายที่เป็นแทนทาลัมได้ถุกนำมาใช้ กระบวนการการแตกเป็นเสี่ยงในเป้าหมายจะผลิตนิวตรอนหลายตัว ขั้นแรกที่ พลังงานสูงมาก-เศษส่วนที่ดีของพลังงานโปรตอน. จากนั้นนิวตรอนเหล่านี้จะชะลอตัวในตัวหน่วงที่เติมเต็มด้วยไฮโดรเจนเหลวหรือมีเทนเหลวเข้าสู่ระดับพลังงานที่จำเป็นสำหรับเครื่องมือสร้างการกระเจิง ในขณะที่โปรตอนสามารถโฟกัสได้เนื่องจากพวกมันมีประจุ นิวตรอนที่ไม่มีประจุจะไม่สามารถทำได้ ดังนั้นในการจัดเรียงนี้ เครื่องมือจะถูกจัดเรียงรอบ ๆ ตัวหน่วง
ดาวนิวตรอน
ดาวนิวตรอน () เป็นซากที่เหลือจากยุบตัวของการระเบิดแบบซูเปอร์โนวาชนิด II,Ib หรือ Ic และจะเกิดเฉพาะดาวฤกษ์มวลมากมีส่วนประกอบเพียงนิวตรอนที่อะตอมไร้กระแสไฟฟ้า (นิวตรอนมีมวลสารใกล้เคียงโปรตอน) และดาวประเภทนี้สามารถคงตัวอยู่ได้ด้วยหลักการกีดกันของเพาลีเกี่ยวกับแรงผลักระหว่างนิวตรอน
ตัวหน่วงนิวตรอน
การหน่วงเป็นกระบวนการของการลดลงของพลังงานจลน์สูงช่วงเริ่มต้นของนิวตรอนอิสระ เนื่องจากพลังงานจะถูกอนุรักษ์ การลดลงของพลังงานจลน์ของนิวตรอนนี้จะเกิดขึ้นโดยการโอนพลังงานไปยังวัสดุที่เรียกว่าตัวหน่วง ตัวหน่วงยังเป็นที่รู้จักกันในนาม "ตัวชะลอนิวตรอน" เนื่องจากที่มาพร้อมกับการลดลงของพลังงานก็คือการลดความเร็วนั่นเอง
การจับยึดอิเล็กตรอน
โปรตอนอิสระปกติจะไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็นนิวตรอนอิสระได้โดยกระบวนการนี​​้ โปรตอนและนิวตรอนจะต้องเป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสที่มีขนาดใหญ่
อันตรกิริยาอย่างเข้ม
ก่อนทศวรรษที่ 1970 นักฟิสิกส์มีความไม่แน่ใจเกี่ยวกับกลไกการยึดเหนี่ยวของนิวเคลียสของอะตอม เป็นที่รู้กันว่านิวเคลียสประกอบด้วยกลุ่มโปรตอนและกลุ่มนิวตรอนและรู้อีกด้วยว่าโปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกในขณะที่มีนิวตรอนเป็นกลางทางไฟฟ้​​า อย่างไรก็ตามข้อเท็จจริงเหล่านี้ดูเหมือนจะขัดแย้งซึ่งกันและกัน โดยการทำความเข้าใจทางฟิสิกส์ในเวลานั้นประจุบวกจะผลักกันเองและนิวเคลียสจึงควรจะขาดเป็นเสี่ยง ๆ แต่สิ่งนี้ก็ยังไม่เคยพบเห็น ฟิสิกส์ใหม่จึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อที่จะอธิบายปรากฏการณ์นี้
อนุภาคมูลฐาน
กลูออนเป็นตัวเชื่อมในการปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง ซึ่งเชื่อมโยงหลายควาร์กเข้าด้วยกันกลายเป็นแฮดรอน, ซึ่งเป็นแบริออน (สามควาร์ก) หรือมีซอน (หนึ่งควาร์กและหนึ่งปฏิควาร์ก) อย่างใดอย่างหนึ่ง โปรตอนและนิวตรอนเป็นแบริออน เมื่อเชื่อมเข้าด้วยกันด้วยกลูออนกลายเป็นนิวเคลียส เช่นเดียวกับควาร์ก กลูออนแสดง(ประจุ)สีและปฏิสีที่ไม่เกี่ยวข้องกับแนวคิดของสีที่มองเห็น บางครั้งในการผสมกัน ทั้งหมดมีแปดรูปแบบของกลูออนที่แตกต่างกัน
การถ่ายภาพด้วยนิวตรอน
การถ่ายภาพด้วยนิวตรอน () เป็นรูปแบบหนึ่งของการถ่ายภาพด้วยเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตภาพสามมิติโดยการตรวจพบการดูดซับนิวตรอนที่ผลิตโดยแหล่งกำเนิดนิวตรอน มันสร้างภาพสามมิติของวัตถุโดยการรวมภาพที่ถ่ายแยกจากกันหลายภาพ มีความละเอียดประมาณ 200-500 ไมโครเมตร ในขณะที่ความละเอียดของมันต่ำกว่าของการถ่ายภาพด้วยเอกซ์เรย์ มันก็ยังมีประโยชน์สำหรับชิ้นงานที่มีความคมชัดต่ำระหว่างเมทริกซ์และวัตถุที่กำลังตรวจสอบ เช่นฟอสซิลที่มีปริมาณคาร์บอนสูงเช่นซากพืชหรือซากสัตว์มีกระดูกสันหลัง
นิวเคลียสของอะตอม
แรงนิวเคลียร์มีแรงดึงดูดอย่างมากในระยะทางของการแยกตัวของนิวคลีออนทั่วไป และแรงนี้ท่วมท้นแรงผลักดันระหว่างกลุ่มโปรตอนเนื่องจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้า จึงเป็นการยอมให้นิวเคลียสทั้งหลายมีตัวตน อย่างไรก็ตามแรงแข็งแกร่งที่เหลือมีพิสัยทำงานที่จำกัด เพราะมันสลายตัวได้อย่างรวดเร็วตามระยะทาง (ดูศักยภาพ Yukawa); ดังนั้นเฉพาะนิวเคลียสที่มีขนาดเล็กกว่าขนาดที่แน่นอนบางชนิดเท่านั้นอาจจะสามารถเสถียรได้อย่างสมบูรณ์ นิวเคลียสที่เสถียรได้อย่างสมบูรณ์ที่รู้จักกันดีที่ใหญ่ที่สุด (เช่นเสถียรต่อการสลายให้แอลฟา, บีตา, และแกมมา) ได้แก่ตะกั่ว-208 ซึ่งมีนิวคลีออนทั้งหมด 208 ตัว (นิวตรอน 126 ตัวและโปรตอน 82 ตัว) นิวเคลียสที่มีจำนวนนิวคลีออนมากกว่าจำนวนสูงสุดนี้จะไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะมีอายุสั้นมากขึ้น อย่างไรก็ตามบิสมัท-209 จะยังคงเสถียรต่อการสลายให้อนุภาคบีตาและมีครึ่งชีวิตที่ยาวที่สุดในการสลายตัวให้แอลฟาของไอโซโทปที่รู้จักใด ๆ ประมาณว่านานกว่าอายุของจักรวาลหนึ่งพันล้านเท่า
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน
นิวตรอนเร็วสามารถทำให้เป็นนิวตรอนความร้อนได้โดยผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการหน่วง กระบวนการนี้ถูกกระทำโดย ตัวหน่วงนิวตรอน ในเครื่องปฏิกรณ์โดยทั่วไป น้ำหนัก, น้ำเบา หรือ แกรไฟต์ จะถูกใช้ในการหน่วงนิวตรอนนิวตรอนเย็นยิ่งยวด () เป็นนิวตรอนอิสระที่สามารถถูกเก็บไว้ในกับดักที่ทำจากวัสดุบางชนิด
ควาร์ก
ควาร์ก ( อ่านว่า หรือ ) คืออนุภาคมูลฐานและเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของสสาร ควาร์กมากกว่าหนึ่งตัวเมื่อรวมตัวกันจะเป็นอีกอนุภาคหนึ่งที่เรียกว่าแฮดรอน () ส่วนที่เสถียรที่สุดของแฮดรอนสองลำดับแรกคือโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งทั้งคู่เป็นส่วนประกอบสำคัญของนิวเคลียสของอะตอม เนื่องจากปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Color Confinement ควาร์กจึงไม่สามารถสังเกตได้โดยตรงหรือพบตามลำพังได้ มันสามารถพบได้ภายในแฮดรอนเท่านั้น เช่น แบริออน (ซึ่งโปรตอนและนิวตรอนเป็นตัวอย่าง) และภายใน มีซอน (มี'ซอน หรือเมซ'ซัน เป็นอนุภาคที่มีมวลระหว่างอิเล็กตรอนกับโปรตรอน มีประจุเป็นกลาง หรือเป็นบวกหรือลบ มีค่าสปิน) ด้วยเหตุผลนี้ สิ่งที่เรารู้จำนวนมากเกี่ยวกับควาร์กจึงได้มาจากการสังเกตที่ตัวแฮดรอนเอง
นีออน
นีออน () เป็นธาตุในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ Ne และเลขอะตอม 10 นีออนเป็นก๊าซเฉื่อย เป็นสมาชิกหมู่ที่ 8 ของตารางธาตุ เป็นแก๊สอะตอมเดี่ยวที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่นและเกือบจะไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีใดๆ และเกิดแสงเรืองสีแดงเมื่อใช้ในหลอดสุญญากาศ (vacuum discharge tube) กับไฟนีออน และพบในปริมาณเล็กน้อยในอากาศ (หนึ่งส่วนใน 55,000ส่วน) ได้จากการนำอากาศเหลวมากลั่นลำดับส่วนและเกือบจะไม่เกิดปฏิกิริยาเคมีใดๆ เลย จึงทำให้ไม่มีสารประกอบนีออนที่เรารู้จักเลย ซึ่งนีออนจะไม่เป็นอันตรายต่อคนโดยตรง
นีออนค้นพบโดย Sir William Ramsay และ M.W. Travers ถูกค้นพบที่ กรุงลอนดอนประเทศอังกฤษ ในปี ค.ศ. 1898 เป็นเศษส่วนที่ระเหยง่ายจากอาร์กอนเหลว ณ อุณหภูมิที่อากาศกลายเป็นของเหลว ส่วนอาร์กอนนั้นเป็นแก๊สเล็กน้อยที่เหลืออยู่เมื่อนำแก๊สไนโตรเจนจากอากาศมาทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมที่เผาจนร้อนแดง
คำว่า Neon มาจากคำกรีก neos ตรงกับคำอังกฤษ new แปลว่าใหม่ และต่อมาพวกเขาค้นพบธาตุซีนอนโดยใช้วิธีการที่คล้ายกัน
ไอโซโทปเสถียร
เมื่อพิจารณาอนุกรมการสลายของธาตุกัมมันตรังสีจะพบว่ามีนิวเคลียสบางกลุ่ม ที่มีเลขอะตอมเท่ากัน แต่มีเลขมวลต่างกัน เช่น กลุ่มของยูเรเนียม ซึ่งประกอบด้วยยูเรเนียม -234 ยูเรเนียม -235 และยูเรเนียม -238 นิวเคลียสต่างๆ ในกลุ่มนี้มีเลขอะตอมเท่ากัน คือ 92 แต่มีเลขมวลต่างกัน นั่นคือ นิวเคลียสเหล่านี้มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่จำนวนนิวตรอนต่างกัน เราเรียกนิวเคลียสที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากัน แต่มีจำนวนนิวตรอนต่างกันนี้ว่า เป็น ไอโซโทป (isotopes) ของธาตุเดียวกัน
นิวตรอน
การพัฒนา "เลนส์นิวตรอน" ที่อยู่บนพื้นฐานของการสะท้อนภายในรวมในหลอดแก้วเส้นเลือดฝอยกลวงหรือจากการสะท้อนจากแผ่นอะลูมิเนียมบุ๋มได้ขับเคลื่อนการวิจัยอย่างต่อเนื่องสู่กล้องจุลทรรศน์นิวตรอนและการถ่ายภาพด้วยรังสีนิวตรอน/รังสีแกมมา
ไนโตรเจน
ไนโตรเจน () เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ N และเลขอะตอม 7 เป็นอโลหะที่มีสถานะเป็นแก๊สที่มีอยู่ทั่วไป โดยปกติไม่มีสี กลิ่น หรือรส แต่ละโมเลกุลมี 2 อะตอม ไนโตรเจนเป็นส่วนประกอบของบรรยากาศ ของโลกถึง 78 เปอร์เซ็นต์ และเป็นส่วนประกอบของเนื้อเยื่อในสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ไนโตรเจนยังเป็นส่วนประกอบในสารประกอบที่สำคัญหลายชนิด เช่น กรดอะมิโน แอมโมเนีย กรดไนตริก และสารจำพวกไซยาไนด์
การแผ่รังสีจากนิวตรอน
การแผ่รังสีจากนิวตรอน () เป็น การแผ่รังสีโดยการแตกตัวเป็นไอออน ชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยกลุ่มนิวตรอนอิสระที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชันหรือปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ปฏิกิริยาดังกล่าวจะทำให้มีการปลดปล่อยนิวตรอนอิสระจากอะตอม นิวตรอนอิสระเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับนิวเคลียสของอะตอมอื่น ๆ เพื่อก่อตัวเป็นไอโซโทปใหม่ซึ่งอาจเป็นผลให้มีการผลิตรังสี
การแปลงภายใน
ในแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ควอนตัมสำหรับกระบวนการการแปลงภายใน, wavefunction ของอิเล็กตรอนที่เปลือกชั้นใน (ปกติจะเป็น "s" อิเล็กตรอน) จะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อของ นิวเคลียส ซึ่งหมายความว่ามีความเป็นไปได้ที่แน่นอนของการค้นหาอิเล็กตรอนภายในนิวเคลียส เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ อิเล็กตรอนอาจเชื่อมไปยังสภาวะของพลังงานที่ถูกกระตุ้นของนิวเคลียสและใช้พลังงานจากการเปลี่ยนผ่านนิวเคลียสโดยตรง โดยปราศจากรังสีแกมมาช่วงกลางที่ถูกผลิตในครั้งแรก พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะเท่ากับพลังงานการเปลี่ยนผ่านในนิวเคลียส, ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนที่ยึดเหนี่ยวเข้ากับอะตอม
นิวตัน (หน่วย)
นิวตัน (สัญลักษณ์ : N) ในวิชาฟิสิกส์ เป็นหน่วยเอสไอของแรง ชื่อของหน่วยนี้ตั้งขึ้นตามชื่อของเซอร์ไอแซก นิวตัน เพื่อระลึกถึงผลงานของเขาในสาขาฟิสิกส์แบบฉบับ หน่วยนี้มีการใช้เป็นครั้งแรกประมาณปี ค.ศ. 1904 แต่ยังไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการจากที่ประชุมใหญ่ว่าด้วยการชั่งตวงวัดให้เป็นชื่อหน่วยเมตร-กิโลกรัม-วินาที (เอ็มเคเอส) ของแรงจนกระทั่งปี ค.ศ. 1948
การบำบัดด้วยการจับยึดนิวตรอน
การบำบัดด้วยการจับยึดนิวตรอน () เป็นการรักษาโรคแบบไม่รุกล้ำ(เข้าในร่างกาย)เพื่อรักษาเนื้องอกร้ายแรงแบบแพร่กระจายเป็นที่ เช่นเนื้องอกในสมองหลักและมะเร็งที่หัวและลำคอกำเริบ มีสองขั้นตอนได้แก่: ขั้นตอนแรก ผู้ป่วยจะถูกฉีดด้วยยาที่ใช้กำหนดตำแหน่งเนื้องอก ยานี้จะประกอบด้วยไอซโทปไม่มีกัมมันตภาพรังสีที่มีความโน้มเอียงหรือภาคตัดขวาง (ฟิสิกส์) (σ) สูงต่อการจับยึดนิวตรอนช้า ตัวแทนการจับยึด () จะมีภาคตัดขวางมากกว่าหลายเท่าเมื่อเทียบกับขององค์ประกอบอื่น ๆ ที่ปรากฏอยู่ในเนื้อเยื่อต่าง ๆ เช่นไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจน ในขั้นตอนที่สอง ผู้ป่วยจะปล่อยรังสีนิวตรอนเอพิเทอร์มัล ซึ่งหลังจากการสูญเสียพลังงานเมื่อพวกมันเจาะข้าไปในเนื้อเยื่อ รังสีเอพิเทอร์มัลจะถูกดูดซึมโดยตัวแทนการจับยึดซึ่งภายหลังก็ปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงที่มีประจุออกมา ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลให้เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบทำลายล้างทางชีวภาพ (รูปที่ 1 )
อนุภาคย่อยของอะตอม
อนุภาคย่อยของอะตอมแบบผสม (เช่นโปรตอนหรือนิวเคลียสของอะตอม) เป็นสภาวะยึดเหนี่ยวของอนุภาคมูลฐานสองตัวหรือมากกว่า ตัวอย่างเช่น โปรตอนถูกทำขึ้นจากอัพควาร์กสองตัวและดาวน์ควาร์กหนึ่งตัว ในขณะที่นิวเคลีนสของอะตอมของฮีเลียม-4 ประกอบด้วยสองโปรตอนและสองนิวตรอน นิวตรอนถูกทำขึ้นจากดาวน์ควาร์กสองตัวและอัพควาร์กหนึ่งตัว อนุภาคผสมจะรวมถึงแฮดรอนทั้งหมด ซึ่งแฮดรอนเหล่านี้ได้แก่แบริออน (เช่นโปรตอนและนิวตรอน) และมีซอน (เช่น ไพออนและคาออน)
เฟอร์มิออน
เฟอร์มิออนมีความหมายตรงข้ามกับโบซอน โบซอนจะมีเลขสปินเป็นจำนวนเต็มเท่า และโบซอนมากกว่าสองตัวสามารถมีสถานะเชิงควอนตัมเดียวกันได้ เฟอร์มิออนสามารถเป็นได้ทั้งอนุภาคมูลฐาน เช่นอิเล็กตรอน หรือเป็นอนุภาคประกอบ เช่นโปรตอน เฟอร์มิออนที่เป็นอนุภาคมูลฐานในแบบจำลองมาตรฐาน มีทั้งหมด 24 ตัวแบ่งเป็น ควาร์ก 6 ตัวและเลปตอน 6 ตัว รวมกับปฏิยานุภาคของมันเป็น 24 ตัว เฟอร์มิออนประกอบเช่น โปรตอน นิวตรอน เป็นองค์ประกอบสำคัญในอะตอมของสสาร ต่างจากโบซอนที่มักเป็นพาหะของแรง แต่เฟอร์มิออนอันตรกิริยาแบบอ่อน (Weakly interacting fermion) สามารถมีพฤติกรรมแบบโบซอนภายใต้เงื่อนไขพิเศษ เช่นการสร้างตัวนำยิ่งยวด
แอนติโปรตอน
แอนติโปรตอน () หรือชื่อที่รู้จักกันน้อยกว่าคือ เนกาตรอน () หรือ (อ่านว่า "พีบาร์") เป็นปฏิยานุภาคของโปรตอน แอนติโปรตอนนั้นเสถียร แต่โดยทั่วไปมีอายุสั้น เพราะการชนกับโปรตอนจะทำให้อนุภาคทั้งสองประลัยในการระเบิดของพลังงาน
อะตอม
นิวตรอนกับโปรตอนต่างเป็นเฟอร์มิออนเพียงแต่เป็นคนละชนิด ตามหลักการกีดกันของเพาลี คือผลจากแรงควอนตัมทำให้เฟอร์มิออน "ที่เทียบเท่ากัน" ไม่สามารถมีสถานะควอนตัมเดียวกันในเวลาเดียวกันได้ ดังนั้นโปรตอนทุกตัวในนิวเคลียสจึงต้องดำรงอยู่ในสถานะที่แตกต่างกันด้วยระดับพลังงานต่าง ๆ ของตัวเอง กฎเดียวกันนี้ยังใช้กับนิวตรอนทั้งหมดด้วย แต่ไม่ได้ห้ามโปรตอนกับนิวตรอนให้มีสถานะควอนตัมอันเดียวกัน
นิวทริโน
นิวทริโนไม่มีประจุไฟฟ้า จึงไม่ถูกกระทบโดยแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่จะกระทำต่อทุกอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า และเนื่องจากมันเป็นเลปตอน จึงไม่ถูกกระทบโดยอันตรกิริยาอย่างเข้มที่จะกระทำต่อทุกอนุภาคที่ประกอบเป็นนิวเคลียสของอะตอม นิวทริโนจึงถูกกระทบโดย อันตรกิริยาอย่างอ่อน และ แรงโน้มถ่วง เท่านั้น แรงอย่างอ่อนเป็นปฏิสัมพันธ์ที่มีระยะทำการสั้นมาก และแรงโน้มถ่วงก็อ่อนแออย่างสุดขั้วในระยะทางระดับอนุภาค ดังนั้นนิวทริโนโดยทั่วไปจึงสามารถเคลื่อนผ่านสสารทั่วไปได้โดยไม่ถูกขวางกั้นและไม่สามารถตรวจจับได้
การบำบัดด้วยการจับยึดนิวตรอน
ทั้งอนุภาคแอลฟาและลิเธียมไอออนจะทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนระยะใกล้ในบริเวณใกล้เคียงกับจุดที่เกิดปฏิกิริยา โดยมีระยะห่างประมาณ 5–9 ไมโครเมตร ซึ่งระยะดังกล่าวเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางของเซลล์เป้าหมาย ความรุนแรงของปฏิกิริยาการจับยึดจะถูกจำกัดอยู่ที่โบรอนที่มีเซลล์ เพราะฉะนั้น BNCT จึงถือได้ว่าเป็นการบำบัดด้วยรังสีของเป้าหมายทั้งประเภททางชีวภาพและทางกายภาพ ความสำเร็จของ BNCT จะขึ้นอยู่กับการส่งมอบแบบเลือกของปริมาณที่เพียงพอของ B ให้กับเนื้องอกด้วยเพียงปริมาณน้อยเฉพาะจุดรอบ ๆ เนื้อเยื่อปกติ ดังนั้น เนื้อเยื่อปกติถ้าพวกมันไม่ได้รับปริมาณที่เพียงพอของโบรอน-10 พวกมันจะสามารถรอดจากการจับยึดจากนิวเคลียสและปฏิกิริยาฟิชชัน ความทนทานของเนื้อเยื่อปกติจะถูกกำหนดโดยปฏิกิริยาการจับยึดนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นกับเนื้อเยื่อปกติไฮโดรเจนและไนโตรเจน
เลขนิวตรอน
เลขอะตอม (หรือเลขโปรตอน) บวกกับเลขนิวตรอน แล้ว จะได้เท่ากับเลขมวล: Z+N=A
การหักเหนิวตรอน
การหักเหนิวตรอน () หรือ กระเจิงนิวตรอนแบบยืดหยุ่น () เป็นการประยุกต์ใช้การกระเจิงนิวตรอนในการกำหนดโครงสร้างของอะตอมและ/หรือโครงสร้างทางแม่เหล็กของวัสดุ ตัวอย่างที่จะทำการตรวจสอบจะถูกวางอยู่ในลำแสงของนิวตรอนความร้อนหรือนิวตรอนเย็นเพื่อสร้างรูปแบบการหักเหที่จะบอกข้อมูลของโครงสร้างของวัสดุนั้น เทคนิคนี้จะคล้ายกับการหักเหของรังสีเอกซ์แต่เนื่องจากคุณสมบัติการกระเจิงที่แตกต่างกันของพวกมัน นิวตรอนและรังสีเอกซ์จึงให้ข้อมูลที่เสริมกัน
นิวตรอน
เมื่อมีพันธะกับนิวเคลียส ความไม่เสถียรของนิวตรอนเดี่ยวจะถูกนิวเคลียสทำให้เสถียร ถ้าโปรตอนที่เพิ่มมากขึ้นทำให้เกิดปฏิกิริยากับโปรตอนตัวอื่น ๆ ในนิวเคลียสเอง แม้ว่านิวตรอนจะไม่เสถียร นิวตรอนก็ไม่จำเป็นต้องมีพันธะ สาเหตุนี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมโปรตอนเสถียรที่อยู่ในอวกาศจึงเปลี่ยนสภาพเป็นนิวตรอนเมื่อเกิดพันธะภายในนิวเคลียส
อนุภาคมูลฐาน
ตามแบบจำลองปัจจุบันของ Big Bang nucleosynthesis องค์ประกอบในยุคกำเนิดโลกของสสารที่มองเห็นได้ของจักรวาลควรจะเป็นไฮโดรเจนประมาณ 75% และฮีเลียม-4 25% (ในรูปของมวล) นิวตรอนถูกทำขึ้นจากหนึ่งอัพควาร์กและสองดาวน์ควาร์ก ในขณะที่โปรตอนถูกทำจากสองอัพควาร์กและหนึ่งดาวน์ควาร์ก เนื่องจากอนุภาคมูลฐานทั่วไปอื่น ๆ (เช่นอิเล็กตรอน, นิวตริโนหรือโบซอนอ่อนแอ) จะเบามากหรือหายากมากเมื่อเทียบกับนิวเคลียสของอะตอม เราจึงสามารถตัดทิ้งการมีส่วนร่วมในมวลของพวกมันที่มีต่อมวลรวมของจักรวาลที่สามารถสังเกตได้ ดังนั้น เราสามารถสรุปได้ว่าส่วนใหญ่ของมวลที่มองเห็นได้ของจักรวาลประกอบด้วยโปรตอนและนิวตรอน ซึ่ง เหมือนเช่นแบริออนทั้งหมด มีผลให้ประกอบด้วยอัพควาร์กและดาวน์ควาร์กจำนวนมาก
นิวตรอน
ทั้งนี้ นิวตรอนในนิวเคลียสที่ไม่เสถียรก็สามารถสลายตัวในลักษณะนี้ได้ อย่างไรก็ตาม โปรตอนก็สามารถสลายตัวกลับเป็นนิวตรอนได้เช่นกันผ่านกระบวนการกักอิเล็กตรอน หรือกระบวนการย้อนกลับของการสลายให้อนุภาคบีตา และให้โพซิตรอนกับอิเล็กตรอนนิวตริโนชนิดละ 1 ตัวเช่นกัน ดังนี้
การเลือกตัวกระตุ้นของนิวรอน
การเลือกตัวกระตุ้นของนิวรอน () หมายถึงการที่นิวรอน (คือเซลล์ประสาท) ในสมองเลือกที่จะเป็นตัวแทนของข้อมูลทางประสาทสัมผัส (sensory) ข้อมูลทางการเคลื่อนไหว (motor) หรือข้อมูลในการรับรู้ (cognition) เซลล์ประสาทจะค่อย ๆ ปรับการเลือกตัวกระตุ้นจนเหมาะสมที่สุดโดยอาศัยประสบการณ์ การเลือกตัวกระตุ้นนั้นอาจจะมีกำลังและเฉพาะที่ ดังที่ปรากฏในคอร์เทกซ์สายตาปฐมภูมิ (primary visual cortex) หรืออาจจะอ่อนกำลังแต่กระจายไป ดังที่ปรากฏในกลุ่มนิวรอนต่าง ๆ นิวรอนหนึ่ง ๆ อาจจะเลือกตัวกระตุ้นหลาย ๆ อย่างพร้อม ๆ กันเช่นข้อมูลทางตา ข้อมูลทางหู และข้อมูลทางจมูก ซึ่งมักจะเป็นนิวรอนที่ประสานสัมพันธ์ข้อมูลที่มาจากหลายแหล่ง การประสานสัมพันธ์ข้อมูล (integration) นั่นแหละเป็นการงานหลักของเครือข่ายเซลล์ประสาท ตัวอย่างดีที่สุดของการเลือกตัวกระตุ้นของนิวรอนสามารถเห็นได้ในระบบประสาทเกี่ยวกับการเห็น การได้ยิน การได้กลิ่น การรับรู้ความรู้สึกทางกายประเภทอื่น ๆ (somatosensory) และความทรงจำ
เลปตอน
เลปตอนเป็นชิ้นส่วนสำคัญใน แบบจำลองมาตรฐาน อิเล็กตรอนเป็นองค์ประกอบของอะตอม เคียงข้างกับ โปรตอน และ นิวตรอน ขณะที่ อะตอมแปลก ซึ่งมีมิวออนและเทา แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน สามารถถูกสังเคราะห์ขึ้นได้ เช่นเดียวกับอนุภาค เลปตอน-ปฏิเลปตอน เช่น โพซิโทรเนียม
อะตอม
ความเสถียรของไอโซโทปเกิดจากสัดส่วนระหว่างโปรตอนต่อนิวตรอน รวมไปถึง "จำนวนมหัศจรรย์" ของนิวตรอนหรือโปรตอนที่แสดงถึงระดับพลังงานควอนตัมทั้งแบบ closed และแบบ filled ระดับชั้นพลังงานควอนตัมเหล่านี้คือระดับพลังงานภายในแบบจำลองชั้นพลังงานของนิวเคลียส ดังเช่น filled shell ของโปรตอน 50 ตัวในดีบุก แสดงถึงความเสถียรของนิวไคลด์แบบไม่ปกติ จากจำนวนนิวไคลด์เสถียรทั้งหมดที่รู้จักกัน 256 ชนิด มีเพียง 4 ชนิดเท่านั้นที่มีจำนวนโปรตอน"และ"นิวตรอนเป็นเลขคี่ ได้แก่ ไฮโดรเจน-2 (ดิวเทอเรียม), ลิเธียม-6, โบรอน-10 และ ไนโตรเจน-14 นอกจากนี้ สำหรับนิวไคลด์กัมมันต์แบบคี่-คี่ ที่มีครึ่งชีวิตมากกว่าพันล้านปี ก็มีเพียง 4 ชนิดเท่านั้นคือ โปแตสเซียม-40, วานาเดียม-50, แลนทานัม-138 และ แทนทาลัม-180m นิวเคลียสที่มีจำนวนแบบคี่-คี่ ส่วนใหญ่จะไม่เสถียรอย่างมากโดยเกิดการสลายปลดปล่อยอนุภาคบีตา เพราะผลจากการสลายนั้นจะได้จำนวนมาเป็นแบบคู่-คู่ ซึ่งเป็นพันธะที่แข็งแรงกว่า ตาม nuclear pairing effects
อันตรกิริยาอย่างเข้ม
ในฟิสิกส์ของอนุภาค อันตรกิริยาอย่างเข้ม เป็นกลไกที่รับผิดชอบต่อแรงนิวเคลียสอย่างเข้ม (หรือบางครั้งเรียกกันทั่วไปว่า แรงอย่างเข้ม, แรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม, หรือ แรงสี) ที่ดึงดูดอนุภาคควาร์กมากกว่าหนึ่งตัว ให้รวมกันอยู่ในรูปของโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของอะตอมได้ อันตรกิริยาอย่างเข้มเป็นหนึ่งในสี่ของแรงพื้นฐานจากธรรมชาติที่รู้จักกันดี แรงที่เหลือได้แก่ อันตรกิริยาอย่างอ่อน, แรงแม่เหล็กไฟฟ้า และ แรงโน้มถ่วง ทั้ง ๆ ที่มันจะทำงานที่ระยะห่างเพียงหนึ่งเฟมโตเมตร (10 เมตร) มันก็เป็นแรงที่เข้มที่สุด คือประมาณ 100 เท่าของแรงแม่เหล็กไฟฟ้า, หนึ่งล้านเท่าของอันตรกิริยาอย่างอ่อน และ 10 ของแรงโน้มถ่วง มันสร้างความมั่นใจในความเสถียรของสสารทั่วไป โดยการควบคุมพวกควาร์กให้รวมตัวกันเป็นอนุภาคแฮดรอน เช่นเป็นโปรตอนและนิวตรอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของมวลของสสารทั่วไป ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนใหญ่ของมวล-พลังงานของโปรตอนหรือนิวตรอนที่พบทั่วไปจะอยู่ในรูปแบบของพลังงานสนามแรงอย่างเข้ม นั่นคือควาร์กแต่ละตัวจะมีส่วนประมาณ 1% ของมวล-พลังงานของโปรตอนเพียงหนึ่งตัวเท่านั้น
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
นิวเคลียสเป็นสิ่งที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจทางทฤษฏี เพราะมันประกอบไปด้วยอนุภาคจำนวนมาก (เช่น โปรตอน และนิวตรอน) แต่ไม่มีขนาดใหญ่พอที่จะอธิบายลักษณะได้ถูกต้องเหมือนอย่างผลึก จึงมีการใช้แบบจำลองของนิวเคลียสซึ่งใช้ศึกษาพฤติกรรมทางนิวเคลียร์ส่วนใหญ่ได้ โดยอาจใช้เป็นวิธีการเดียวหรือร่วมกับวิธีการอื่น ๆ
นิวตรอน
งานหลักอย่างหนึ่งของนิวตรอนก็คือการกระตุ้นรังสีแกมมาที่รวดเร็วแต่ล่าช้าจากองค์ประกอบในวัสดุ งานนี้สร้างพื้นฐานของการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอน () และการวิเคราะห์การกระตุ้นนิวตรอนด้วยรังสีแกมมาที่รวดเร็ว () NAA มักจะถูกใช้ส่วนใหญ่ในการวิเคราะห์ตัวอย่างเล็ก ๆ ของวัสดุในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในขณะที่ PGNAA ส่วนใหญ่มักจะถูกใช้ในการวิเคราะห์หินพื้นราบรอบหลุมเจาะและวัสดุที่เป็นกลุ่มอุตสาหกรรมในสายพานลำเลียง
พลังงานนิวเคลียร์
พลังงานนิวเคลียร์ () เป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่ได้จากการคายความร้อนในปฏิกิริยานิวเคลียร์ เพื่อประโยชน์ในการสร้างความร้อนและผลิตไฟฟ้า. นิวเคลียร์ เป็นคำคุณศัพท์ของคำว่า นิวเคลียส ซึ่งเป็นแก่นกลางของอะตอมธาตุ ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน และนิวตรอน ซึ่งยึดกันได้ด้วยแรงของอนุภาคไพออน
เนบิวลา
ซากที่เหลืออยู่ของแกนกลางจะประกอบไปด้วยนิวตรอนทั้งดวง เรียกว่า ดาวนิวตรอน ซึ่งมีความหนาแน่นสูงมาก ดาวนิวตรอนทั่วไปมีขนาดราว 10-20 กิโลเมตร แต่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ทั้งดวง เนื้อสารของดาวนิวตรอน 1 ช้อนชา มีมวลถึง 120 ล้านตัน แกนกลางนี้เข้าสู่สมดุลใหม่ จากแรงดันดีเจนเนอเรซีของนิวตรอน 
แต่ในบางกรณีที่ดาวฤกษ์มีมวลสูงมาก คือมากกว่า 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ เศษซากจากซูเปอร์โนวาจะตกกลับลงไปบนดาวนิวตรอน จนดาวนิวตรอนมีมวลเกินกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งเกินขีดจำกัดของดาวนิวตรอน ทำให้ดาวนิวตรอนยุบตัวลงกลายเป็น หลุมดำ
เครื่องปฏิกรณ์ความร้อนนิวตรอน
ครอสส์เซกชั่นนิวเคลียร์ของยูเรเนียม-235 สำหรับความช้าของความร้อนนิวตรอนอยู่ที่ประมาณ 1000 บาร์น ขณะที่นิวตรอนเร็วอยู่ในอันดับ 1 บาร์น เพราะฉะนั้นความร้อนนิวตรอนมีแนวโน้มมากขึ้นที่จะเป็นเหตุให้ยูเรเนียม-235 เกิดการฟิชชันมากกว่าจะถูกจับโดยยูเรเนียม-238 หากนิวตรอนอย่างน้อยหนึ่งตัวจากยูเรเนียม-235 เกิดฟิชชันปะทะกับนิวเคลียสอื่นและเป็นสาเหตุให้เกิดการแบ่งแยกนิวเคลียส จากนั้นปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์จะดำเนินการต่อ หากปฏิกิริยาดำรงอยู่ได้ด้วยตัวมันเอง จะเรียกว่าปฏิกิริยาวิกฤต (Critical reaction) และมวลของยูเรเนียม-235 จะต้องการผลิตภัณฑ์เงื่อนไขวิกฤต (Critical condition) เรียกว่า มวลวิกฤต
นิวตรอน
คำว่า "นิวตรอน" มาจากภาษากรีก "neutral" ที่แปลว่า "เป็นกลาง"
ฟิสิกส์นิวเคลียร์
ด้วยเอกสารของ Yukawa รูปแบบที่ทันสมัย​​ของอะตอมได้เสร็จสมบูรณ์แล้ว ศูนย์กลางของอะตอมจะมีลูกกลมแน่นของนิวตรอนและโปรตอน ซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันโดยแรงนิวเคลียสที่แข็งแกร่ง นอกเสียจากว่ามันจะมีขนาดใหญ่เกินไป นิวเคลียสที่ไม่เสถียรอาจสลายตัวไห้แอลฟา ที่พวกนิวเคลียสปล่อยนิวเคลียสของฮีเลียมที่มีพลังออกมา หรือการสลายที่ให้บีตาพวกนิวเคลียสปลดปล่อยอิเล็กตรอน (หรือโพซิตรอน) ออกมา หลังจากหนึ่งในการสูญสลายเหล่านี้ นิวเคลียสที่เป็นผลลัพธ์อาจจะถูกปล่อยให้อยู่ในสภาพที่ถูกกระตุ้น และในกรณีนี้มันจะสูญสลายไปสู่สภาพพื้นดินโดยการปลดปล่อยโฟตอนพลังงานสูง (การสลายให้แกมมา)
อนุภาคมูลฐาน
โดยผ่านทางทฤษฎีควอนตัม โปรตอนและนิวตรอนถูกพบว่าประกอบด้วยควาร์กหลายตัว ได้แก่อัพควาร์กและดาวน์ควาร์ก ซึ่งในปัจจุบันถือว่าพวกนี้เป็นอนุภาคมูลฐาน และภายในโมเลกุลหนึ่ง สามองศาอิสระของอิเล็กตรอน (ประจุ, สปินและวงโคจร) สามารถแยกผ่านทาง wavefunction ออกเป็นสาม'อนุภาคคล้าย' () (Holon, spinon และ Orbiton) แต่อิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งไม่ได้กำลังโคจรรอบนิวเคลียส จะขาดการเคลื่อนไหวในการโคจร และจะปรากฏในรูปที่แบ่งแยกไม่ได้ จึงยังคงถือว่าเป็นอนุภาคมูลฐาน
เลขอะตอม
เลขอะตอม (atomic number) หมายถึงจำนวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุนั้นๆ หรือหมายถึงจำนวนอิเล็กตรอนที่วิ่งวนรอบนิวเคลียสของอะตอมที่เป็นกลาง เช่น ไฮโดรเจน (H) มีเลขอะตอมเท่ากับ 1
อะตอม
โปรตอนและอิเล็กตรอนที่เสถียรเกิดขึ้นหลังจากเกิดบิกแบงเพียงหนึ่งวินาที ระหว่างช่วงสามนาทีต่อมา บิกแบงนิวคลีโอซินทีสิสได้สร้างสสารส่วนใหญ่ของฮีเลียม ลิเทียม และดิวเทอเรียมขึ้นในเอกภพ และบางทีอาจรวมถึงเบอริลเลียมและโบรอนด้วย อะตอมชุดแรก ๆ (ที่อิเล็กตรอนเป็นส่วนประกอบอย่างสมบูรณ์) ในทางทฤษฎีแล้วเชื่อว่าเกิดขึ้น 380,000 ปีหลังจากบิกแบง —คือยุคที่เรียกว่า recombination เมื่อเอกภพที่กำลังขยายตัวออกนั้นเย็นลงเพียงพอที่ทำให้อิเล็กตรอนสามารถเกาะติดกับนิวเคลียสได้ นับแต่นั้น นิวเคลียสอะตอมก็เริ่มรวมตัวเข้าในดาวฤกษ์ผ่านกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นและสร้างธาตุต่าง ๆ ขึ้นไปจนถึงเหล็ก
อะตอม
ขณะเดียวกันในปี ค.ศ. 1913 นักฟิสิกส์ นีลส์ บอร์ เสนอรูปแบบของอิเล็กตรอนที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เขากล่าวว่ามันมีวงโคจรหลายระดับแตกต่างกัน และสามารถกระโดดไปมาระหว่างระดับวงโคจรต่าง ๆ ได้ แต่ไม่สามารถหมุนเป็นเกลียวเข้าออกตามใจชอบระหว่างทางได้ อิเล็กตรอนตัวหนึ่ง ๆ จะต้องดูดซับหรือแผ่พลังงานปริมาณจำเพาะเจาะจงขนาดหนึ่งออกมาเพื่อเปลี่ยนระดับวงโคจรที่มีกำหนดตายตัวอยู่แล้ว เมื่อแสงจากวัตถุที่ร้อนจัดวิ่งผ่านปริซึม มันจะสร้างสเปกตรัมหลากสีขึ้น การปรากฏของระดับพลังงานต่าง ๆ ที่กำหนดตายตัวได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์จากการเปลี่ยนระดับวงโคจรนี้
ปฏิกิริยานิวเคลียร์
นิวตรอน ในทางตรงกันข้าม ไม่มีประจุไฟฟ้าที่จะทำให้เกิดแรงผลัก และสามารถที่จะเริ่มต้นปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่พลังงานต่ำมาก ในความเป็นจริง ที่พลังงานอนุภาคที่ต่ำอย่างมาก (ที่สอดคล้องกับการสมดุลความร้อนที่อุณหภูมิห้อง) ความยาวคลื่นแบบ de Broglie ของนิวตรอนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก อาจจะเพิ่มภาคตัดขวางการดักจับของมันให้สูงขี้นอย่างมาก ที่ระดับพลังงานใกล้กับค่า resonances ของนิวเคลียสที่เกี่ยวข้อง ดังนั้นนิวตรอนพลังงานต่ำ"อาจจะ"ทำให้เกิดปฏิกิริยามากกว่านิวตรอนพลังงานสูงด้วยซ้ำ
นิวเคลียสของเซลล์
ในทางชีววิทยาของเซลล์ นิวเคลียส () คือออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มพบในเซลล์ยูแคริโอต ภายในบรรจุสารพันธุกรรม (genetic material) ซึ่งจัดเรียงตัวเป็นดีเอ็นเอ (DNA) สายยาวรวมตัวกับโปรตีนหลายชนิด เช่น ฮิสโตน (histone) เป็นโครโมโซม (chromosome) ยีน (gene) ต่างๆ ภายในโครโมโซมเหล่านี้ รวมเรียกว่า นิวเคลียส จีโนม (nuclear genome) หน้าที่ของนิวเคลียสคือการคงสภาพการรวมตัวของยีนเหล่านี้และควบคุมการทำงานของเซลล์โดยการควบคุมการแสดงออกของยีน (gene expression)
นิวเคลียสของอะตอม
โปรตอนเป็นตัวกำหนดประจุทั้งหมดของนิวเคลียส นั่นคือตัวตนทางเคมีของมัน. นิวตรอนมีความเป็นกลางทางไฟฟ้​​า แต่ก็เป็นส่วนหนึ่งของ​​มวลของนิวเคลียสเกือบเท่ากับมวลของโปรตอน นิวตรอนเป็นตัวอธิบายปรากฏการณ์ของไอโซโทป - ความหลากหลายของสายพันธุ์ที่มีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกันแต่แตกต่างกันเฉพาะในมวลอะตอมของพวกมันเท่านั้น ไม่ใช่ปฏิกิริยาทางเคมี
เส้นสเปกตรัม
เมื่อปี ค.ศ.1910 เออร์เนส รัทเธอร์ฟอร์ด นักเคมีฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ นำเสนอแบบจำลองโครงสร้างอะตอมว่าประกอบด้วย นิวเคลียสขนาดเล็กที่มีโปรตอนอยู่ตรงกลางของอะตอม โดยโปรตอนเป็นประจุบวก และมีอิเล็กตรอนซึ่งเป็นประจุลบมีมวลน้อยโคจรอยู่รอบนิวเคลียสเป็นชั้น ๆ ในอะตอม ต่อมาที่เจมส์ แชวิก นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ค้นพบนิวตรอน ซึ่งมีค่าเป็นกลางทางไฟฟ้า แต่มีเพียงธาตุไฮโดรเจนที่ไม่มีนิวตรอน
นิวเคลียสของอะตอม
อิเล็กตรอน
วัสดุฟิสไซล์
โดยทั่วไป, ไอโซโทป actinide ส่วนใหญ่ที่มี หมายเลขนิวตรอน เป็นเลขคี่จะเป็นฟิสไซล์. เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ส่วนใหญ่จะมี หมายเลขมวลอะตอม เป็นเลขคี่ ("A" = "Z" + "N" = จำนวนรวมของ นิวคลีออน), และ หมายเลขอะตอม เป็นเลขคู่ "Z". นี่ก็หมายถึงจำนวนนิวตรอนเป็นจำนวนคี่. ไอโซโทปที่มีจำนวนนิวตรอนเป็นจำนวนคี่จะได้รับพลังงานเพิ่มเป็นพิเศษอีก 1-2 MeV จากการดูดซับหนึ่งนิวตรอนที่เกิน, จากผลกระทบการจับคู่ซึ่งชอบพอจำนวนคู่ของทั้งนิวตรอนและโปรตอน. พลังงานนี้ก็เพียงพอที่จะจ่ายพลังงานที่จำเป็นพิเศษสำหรับฟิชชันโดยนิวตรอนที่ช้ากว่า, ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำไอโซโทปที่ fissionable ให้เป็น fissile ได้ด้วย.
ไฟฟ้าสถิต
ประจุไฟฟ้าเป็นปริมาณทางไฟฟ้าปริมาณหนึ่งที่กำหนดขึ้นธรรมชาติ ของสสารจะประกอบด้วยหน่วยย่อยๆ  ที่มีลักษณะและ มีสมบัติเหมือนกันที่เรียกว่า อะตอม(atom)ภายในอะตอม จะประกอบด้วยอนุภาคมูลฐาน3ชนิดได้แก่  โปรตอน (proton)  นิวตรอน (neutron) และ อิเล็กตรอน (electron)โดยที่โปรตอนมีประจุไฟฟ้าบวกกับนิวตรอนที่เป็นกลางทางไฟฟ้ารวมกันอยู่เป็นแกนกลางเรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ส่วนอิเล็กตรอน มี ประจุ ไฟฟ้าลบ จะอยู่รอบๆนิวเคลียส
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน
ระดับอุณหภูมิของนิวตรอน () หรือ พลังงานนิวตรอน () จะแสดง พลังงานจลน์ ของ นิวตรอนอิสระ มีหน่วยเป็น อิเล็กตรอนโวลท์ คำว่า "อุณหภูมิ" ถูกใช้เพราะนิวตรอนร้อน(), นิวตรอนความร้อน () และนิวตรอนเย็น () ถูก หน่วง ในตัวกลางหนึ่งที่มีอุณหภูมิระดับหนึ่ง จากนั้นการกระจายพลังงานของนิวตรอนจะถูกปรับให้เป็นไปตาม การกระจายตัวแบบแมกซ์เวลล์-โบลส์แมนน์ หรือ Maxwellian distribution ที่เรียกว่าการเคลื่อนที่เชิงความร้อน () ในเชิงปริมาณ อุณหภูมิยิ่งสูง พลังงานจลน์ของนิวตรอนอิสระก็ยิ่งมาก พลังงานจลน์, ความเร็ว และ ความยาวคลื่นของนิวตรอน มีความสัมพันธ์ที่เป็นไปตาม ความสัมพันธ์ของเดอเบรย ()
อะตอมฮีเลียม
อะตอมฮีเลียม () คืออะตอมของธาตุเคมีฮีเลียม ซึ่งฮีเลียมนั้นประกอบด้วยอิเล็กตรอนสองตัวที่ถูกแรงแม่เหล็กไฟฟ้ายึดติดไว้กับหนึ่งนิวเคลียสที่ประกอบด้วยสองโปรตอน พร้อมทั้งมีหนึ่งหรือสองนิวตรอน (ขึ้นอยู่กับไอโซโทป) ที่ยึดติดกันด้วยแรงอย่างเข้ม
นิวตรอน
นิวตรอนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการผลิตพลังงานนิวเคลียร์ ในทศวรรษหลังจากที่นิวตรอนที่ถูกค้นพบในปี 1932 นิวตรอนถูกนำมาใช้เพื่อให้เกิดการกลายพันธ์ของนิวเคลียส () ในหลายประเภท ด้วยการค้นพบของ นิวเคลียร์ฟิชชัน ในปี 1938 ทุกคนก็ตระหนักได้อย่างรวดเร็วว่า ถ้าการฟิชชันสามารถผลิตนิวตรอนขึ้นมาได้ นิวตรอนแต่ละตัวเหล่านี้อาจก่อให้เกิดฟิชชันต่อไปได้อีกในกระบวนการต่อเนื่องที่เรียกว่า ปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ เหตุการณ์และการค้นพบเหล่านี้นำไปสู่​​เครื่องปฏิกรณ์ที่ยั่งยืนด้วยตนเองเป็นครั้งแรก (Chicago Pile-1, 1942) และอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรก (ทรินิตี้ 1945)
นิวคลีออน
นิวคลีออน () คือหนึ่งในหลายอนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียสของอะตอม นิวเคลียสของอะตอมแต่ละตัวประกอบด้วยนิวคลีออนหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น ดังนั้นอะตอมแต่ละตัวจึงประกอบด้วยกลุ่มของนิวคลีออนที่ล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนหนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น นิวคลีออนมีอยู่ 2 ประเภทคือนิวตรอน และโปรตอน เลขมวลของไอโซโทปอะตอมหนึ่งๆ จะมีค่าเท่ากันกับจำนวนของนิวคลีออนของไอโซโทปอะตอมนั้นๆ ด้วยเหตุนี้ เราจึงสามารถใช้เลขนิวคลีออนแทนที่เลขมวลหรือเลขมวลอะตอมซึ่งเป็นที่นิยมใช้กันอย่างกว้างขวางก็ได้
การแผ่รังสีจากนิวตรอน
นิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์จะมีการแบ่งประเภทโดยทั่วไปเป็นนิวตรอนช้า (นิวตรอนความร้อน) หรือเป็น นิวตรอนเร็ว ขึ้นอยู่กับพลังงานของมัน นิวตรอนความร้อนจะมีการกระจายพลังงาน (การกระจายแบบ Maxwell-Boltzmann) ที่คล้ายกับกันก๊าซที่อยู่ในภาวะสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ แต่จะถูกจับยึดได้ง่ายโดยนิวเคลียสของอะตอมและเป็นวิธีการเบื้องต้นที่องค์ประกอบทั้งหลายจะมีการกลายพันธ์ของอะตอม
นิวทริโน
นิวทริโนมีการ แกว่ง () ไปมาระหว่างฟเลเวอร์ที่แตกต่างกันเมื่อมีการเคลื่อนที่ นั่นคิอ อิเล็กตรอนนิวทริโนตัวหนึ่งที่ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยาการสลายให้อนุภาคบีตา อาจกลายเป็นมิวออนนิวทริโนหรือเทานิวทริโนหนึ่งตัวเมื่อมาถึงเครื่องตรวจจับ ซึ่งนิวทริโนแต่ละชนิดจะมีมวลไม่เท่ากัน ถึงแม้ว่ามวลเหล่านี้มีขนาดที่เล็กมาก จากการวัดทางจักรวาลวิทยา ได้มีการคำนวณว่าผลรวมของมวลนิวทริโนสามตัวน้อยกว่าหนึ่งในล้านส่วนของมวลอิเล็กตรอน