자유 중성자( 自由中性子,Free neutron)는 원자핵의 바깥에 존재하는 중성자이다. 중성자가 원자핵 내부에 결합되어 있을 때는 안정해 있지만, 자유 중성자는 불안정하며 15분 이하의 반감기를 가지고 베타 붕괴를 한다. 우주선 속에 있는 원자핵 속에 속박되어 있지 아니한 중성자이다. 중성자는 전하를 가지고 있지 않다. 그렇기 때문에 중성자는 원자와 충돌해도 이온을 생성하지 않으며, 따라서 중성자의 비적(飛跡)은 관측할 수 없다. 특히 초신성이 폭발할 때 원자핵에 속박되지 않은 자유 중성자가 대규모로 생성된다. 핵분열 시에 가벼운 두 개의 원자핵으로 쪼개지면서 어마어마한 에너지가 발생한답니다. 이때 자유 중성자가 함께 튀어나오는데, 이것이 또 다른 원자핵을 때리면 두 개로 쪼개지면서 엄청난 에너지를 방출한다.
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