原子核物理学における中性子線（ちゅうせいしせん、英: neutron beam）とは中性子の粒子線を言う。
概要
中性子線を物質に当てると、中性子は物質内の原子の原子核と衝突を繰り返すうちにエネルギーを失って行く。やがて周りの原子（分子）の熱運動と熱平衡状態に達し、その熱運動と同程度のエネルギー状態（kBT程度、kBはボルツマン定数、Tは絶対温度）となる。この状態になった中性子のことを、熱中性子と言う。常温 (300 K) での値はおよそ0.025 eVである。
中性子は電荷を持たないが、スピンを持つので、中性子線は、これを使った結晶構造解析、特に磁気構造の解析に有用である。
中性子線のエネルギーは中性子と同程度の質量を持つ物、すなわち出来るだけ軽い原子核との衝突で効率的に吸収される。よって中性子線を止めるためには水素原子を多量に含む水(巨大な水槽に沈める)やコンクリートなど厚い壁が必要である。重元素による遮蔽は有効ではない。
中性子との核反応
中性子線を物質に照射すると、中性子と物質中の原子核との様々な核反応が発生することになる。主に原子炉に関係するものとして、中性子による核反応は、吸収（absorption）と散乱（scattering）の二つに分けることができる。
吸収（absorption）
中性子が原子核に衝突するとき、中性子がその原子核に吸収されることがあるが、この核反応を吸収（absorption）と呼ぶ。吸収反応には、原子核が中性子を吸収したのちに、
の二つがある。
散乱（scattering）
中性子が原子核に衝突するとき、その系から、また中性子が放出されることがあるが、この核反応を散乱（scattering）と呼ぶ。散乱には、弾性散乱（elastic scattering）と非弾性散乱（inelastic scattering）の二つがある。
脚注
注釈
参考文献
- 安 成弘『原子炉の理論と設計』東京大学出版会〈原子力工学シリーズ〉、1980年。
関連項目
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放射線（物理学と健康）
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