中性子数

中性子数（記号N ）は、核種に含まれる中性子の数です。

原子番号（陽子数）と中性子数の合計は質量数に等しい：Z + N = A。中性子数と原子番号の差は中性子過剰として知られており、D = N − Z = A − 2 Zである。

中性子数は核種記号表記には明示的に記載されていませんが、左側の2つの数値（原子番号と質量）の差として推測できます。

中性子の数が同じだが陽子の数が異なる核種は同位体と呼ばれる。この言葉は、同位体（isotope）のpを中性子（neutron）のnに置き換えて作られた。質量数が同じ核種は同重体（isobars）と呼ばれる。中性子過剰が同じ核種は同位体（isodiaphers）と呼ばれる。^{[ 1 ]}

化学的性質は主に陽子の数によって決まり、陽子の数によって核種がどの化学元素に属するかが決まります。中性子の数はわずかな影響しか与えません。

中性子数は、主に原子核の特性に関係する。例えば、中性子数が奇数のアクチニドは通常核分裂性（低速中性子で核分裂を起こす）であるのに対し、中性子数が偶数のアクチニドは通常核分裂性を持たず（高速中性子で核分裂を起こす）、核分裂を起こす。

中性子数が奇数の安定核種はわずか58種類であるのに対し、中性子数が偶数の安定核種は194種類ある。中性子数が奇数の同位体は、その元素において自然界で最も豊富に存在する同位体ではない。ただし、ベリリウム9（唯一の安定ベリリウム同位体）、窒素14、および白金195は例外である。

安定核種には、中性子数が 19、21、35、39、45、61、89、115、123、または ≥ 127 のものはありません。中性子数が 82 の安定核種は 6 つと放射性原始核種が 1 つあります (82 は魔法数であるため、最も安定な核種の中性子数です)。それらは、バリウム 138、ランタン 139、セリウム 140、プラセオジム 141、ネオジム 142、サマリウム 144、および非常にゆっくりとした二重ベータ崩壊で崩壊する放射性原始核種キセノン 136 です。 20、50、82（これら3つの数字はすべて魔法数）を除いて、他のすべての中性子数には最大で4つの安定核種があります（20の場合は、36S、37Cl、38Ar、39K、40Caの5つの安定核種^があり^、 50^の場合^は、^86Kr、^88Sr、^89Y、^90Zr、^92Moの5^つの安定核種と、1つの放射性原始核種^87Rbがあります）。ほとんどの奇数の中性子数には最大で1つの安定核種があります（例外は1（^2Hと^3He）、5（^9Beと^10B）、7（^13Cと^14N）、55（^97Moと^99Ru）、107（^179Hfと^180mTa）です）。しかし、偶数の中性子数の中には安定核種が1つしかないものもあります。これらの数は、0 ( ¹ H )、2 ( ⁴ He)、4 ( ⁷ Li)、84 ( ¹⁴² Ce )、86 ( ¹⁴⁶ Nd )、126 ( ²⁰⁸ Pb ) です。84 と 86 の場合は特殊で、¹⁴² Ce と^{146 Nd は理論的には}二重ベータ崩壊に対して不安定であり、ベータ崩壊と二重ベータ崩壊の両方に対して理論的に安定な中性子数が 84 または 86 の核種は¹⁴⁴ Nd、¹⁴⁶ Sm、および¹⁴⁸ Sm ですが、これら 3 つの核種はすべてアルファ崩壊することが観測されています。^{[ 2 ]} (理論上、中性子数が 19、21、35、39、45、61、71、83〜91、95、96、および ≥ 99 の安定核種はありません) さらに、中性子数が 19、21、35、39、45、61、71、89、115、123、147、... の核種はベータ崩壊に対して安定ではありません(ベータ崩壊安定同重体を参照)。

安定核種の中で、陽子の数よりも中性子の数が少ないのは、水素-1とヘリウム-3の2つだけです。水素-1は中性子の数が最も少なく、0です。