1、第一章 中子的基本性質(zhì),中子靜止質(zhì)量 mn1.0086649u939.5731MeV/c2 =1.67492010-24g 中子是一種粒子，它由 u (2/3 e), d, d (-1/3 e), 三個(gè)夸克組成。精確測量方法是通過慢中子n+pD+測 能量定出氘核結(jié)合能 BD=E,再結(jié)合質(zhì)譜法定的(H2+-D+)得到中子質(zhì)量。,mH1.0078250u938.7906MeV/c2,夸克,基本的粒子可以分為夸克、輕子和規(guī)范玻色子 。 直今為止，共發(fā)現(xiàn)了六種夸克，被稱為六種“味”（flavors），它們是上夸克（up）、下夸克(down)、奇異夸克(strange)、粲夸克(charmed)、底夸克

2、(bottom)和頂夸克(top)，通 常用它們英文名字的第一個(gè)字母來表示。這些夸克被劃分為三代： q=2e/3 q=e/3 每個(gè)括號(hào)中為一代。上面一排（u、c、t）帶的電荷為q=2e/3，而下面一排（d、s、b）帶的電荷為q=e/3?？淇藶槭裁词侨?？有沒有更多的夸克？至今尚無肯定的答案。每味夸克又可帶紅、蘭、綠三種顏色之一。每一種夸克都對(duì)應(yīng)著一種反夸克。所以總的夸克數(shù)是36。夸克帶有另一種量子數(shù)：重子數(shù)。每個(gè)夸克的重子數(shù)為B=1/3，反夸克的B=-1/3。實(shí)驗(yàn)觀測到重子數(shù)是守恒的。由夸克組成的重子數(shù)不為0的粒子稱為重子，比如質(zhì)子（uud）和中子（udd）的B=1。由夸克和反夸克組成的粒子B

3、=0，稱為介子。重子和介子統(tǒng)稱為強(qiáng)子，它們參與強(qiáng)相互作用。,2.,3.中子總體是電中性的。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：中子具有內(nèi)部的電荷分布?？梢韵胂?，如果中子內(nèi)正負(fù)電荷分布的中心稍有不重合，中子就應(yīng)該具有電偶極矩。中子的電偶極矩是否為零的問題帶有基本的重要性，因?yàn)橥ㄟ^不同的相互作用理論，它聯(lián)系于宇稱守恒和時(shí)間反演對(duì)稱性。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在中子內(nèi)部分開的正負(fù)電荷都為電子電荷e時(shí)，其中心的距離必須少于10-24cm。這個(gè)上限還不足夠地小，不能對(duì)理論上可能的相互作用形式作出肯定的選擇，因而希望提高測量中子電偶極矩的實(shí)驗(yàn)精度。,4. 中子有自旋角動(dòng)量，(1/2) 是費(fèi)米子。所以它遵守費(fèi)米統(tǒng)計(jì)，服從泡利不相

4、容原理。 5. 中子具有磁矩，n1.913042N，負(fù)號(hào)表示磁矩矢量與自旋角動(dòng)量矢量方向相反。磁矩結(jié)構(gòu)有一定分布，其均方根半徑約為0.9fm。由于中子有磁矩，可以產(chǎn)生極化中子束。 6. 中子波動(dòng)性:,可見：1MeV中子波長2.8610-12cm接近核直徑大小。 0.025eV中子波長1.8110-8cm(1.8A0)與原子直徑相當(dāng)。 0.001eV中子波長0.9nm與凝聚態(tài)物質(zhì)原子間距相當(dāng)。 中子動(dòng)能 En(eV)在數(shù)值上與溫度T(K)聯(lián)系：,中子散射,研究凝聚態(tài)物質(zhì)，常用中子波長在 0.1 1nm之間， 常用從300K的熱中子到30K的冷中子能區(qū)。 當(dāng)中子能量3K, 中子波長2nm 甚冷中子

5、區(qū)(VCN); 當(dāng)中子能量更低, 中子波長達(dá)10nm量級(jí)為超冷中子區(qū)(UCN), 中子波干涉條紋與光學(xué)理論相符，將開拓“中子光學(xué)”。,7、中子能量的分類,En100MeV 高能中子 20100MeV 特快中子 0.120MeV 快中子 1100 keV 中能中子 0.11 keV 慢中子,共振中子 0.5eV100eV 超熱中子，超鎘中子 0.005eV 0.5eV 熱中子 0.025eV “最可幾”熱中子 En=kT 200C V=2200m/sec En0.005eV 冷中子 中子溫度等于液氮溫度 En10-4eV 甚冷中子 1.16K , 138m/sec En10-7eV 超冷中子 1.1610-3K , 4.36m/sec,中子特性波長覆蓋寬的微觀尺度,中子特性適合的能量范圍,波長 X射線 中子 (nm) (eV) (meV) 0.1 12400 82 (1A0) 1 1240 0.82 10 124 0.0082,熱中子能量與物質(zhì)中許多動(dòng)態(tài)過程的激發(fā)能量相當(dāng),(10-3 eV),(10-3 eV),neutron energy,82,0.82,0.0082,(9.5K),研究凝聚態(tài)物質(zhì)，常用中子波長在0.11nm之間， 常用從300K的熱中子到30K的冷中子能區(qū)。 當(dāng)中子能量3K,