研究中子与各种物质间的相互作用的近代物理学的一个分支。大致可分为

1 ．宏观中子物理：研究各种能量的中子在宏观物质中的运动规律。

2 ．微观中子物理：研究各种能量的中子与分子、原子和核间的相互作用。

此学科的研究，在原子动力和国防上都很重要，例如中子辐射武器（中子弹）的研制；并开辟了同位素在各学利和生厂· ，中的应用，还可探索新的利用原子能力一法的重要途径。

中子物理学之父

恩里科·费米（Enrico Fermi，1901—1954），美籍意大利裔物理学家，第一座核反应堆的设计者。比萨大学哲学博士，佛罗伦萨大学、罗马大学和芝加哥大学教授。在物理学史上，要给费米正确的评价，现在似乎还为时太早。他是20世纪唯一擅长理论与实验的物理学家，是一位多学科性的学者。他总是摇摆于理论物理学与实验物理学之间，很方便地适应着变化中的需要。

费米19019月29日年生于意大利罗马，费米小时候就表现出非凡的才能，他父亲的一位同事便有意识地培养他，给他读数学、物理方面的书。当他还是一个中学生的时候，就已具备大学研究生的水平。1918年进入比萨大学，1922年获比萨大学博士学位。1923年前往德国，在玻恩的指导下从事研究工作。1924年到荷兰莱顿研究所工作。1926年任罗马大学理论物理学教授。1929年任意大利皇家科学院院士。1934年用中子轰击原子核产生人工放射现象，开始中子物理学研究，被誉为“中子物理学之父”。1936年出版的热力学讲义成为后人教学用书的著名蓝本。由于他在中子轰击方面，尤其是用热中子轰击方面的成绩，1938年荣获诺贝尔物理学奖。1939年任教于美国哥伦比亚大学。

美国原子能委员会设立了费米奖金，1954年首次奖金授予他本人。20世纪以来，物理学研究领域的广度和深度都发展得很快；很少有人能在几个领域都作出重要的贡献。可是费米对理论物理和实验物理都作出了重要的贡献，有些还是开创性的成就，这在20世纪是少见的。1954年11月29日费米病逝于芝加哥。终年53岁。

1925—1926年，费米根据泡利不相容原理，与英国物理学家狄拉克各自导出物理学的深奥分支——量子统计中的“费米-狄拉克统计”。费米发展了统计理论并运用它来描述现在称为“费密子”的粒子裂变。这项研究导出了他的第一项不朽的工作，导出了“费米分布”、“费米球”、“费米液体”、“费米子”等概念。费米的理论在科学上是非常重要的，使我们能更好地了解原子核。

1932年，英国物理学家詹姆斯·查德威克发现了一种新的逊原子微粒——中子。费米从1934年起用中子轰击许多已知的化学元素，开始了史无前例的关于中子引起的核反应的研究，提出热中子的扩散理论。他在用中子轰击铀原子的核反应实验中，得到了一种“新元素”。当时他把这种元素起名为“超铀”元素，首创了β衰变的定量理论，为原子能研究奠定了重要的理论基础。

费米因利用中子辐射发现新的放射性元素，及慢中子所引起的有关核反应，获1938年诺贝尔物理学奖。但这时他却在意大利遇到了麻烦。首先，他的妻子是犹太人，而墨索里尼政府颁布了一系列反犹太人的法律。第二，费米强烈地反对法西斯，在墨索里尼的独裁统治下，这是危险的。1938年12月，他前往斯德哥尔摩领取诺贝尔奖，之后就再也没有返回意大利。他去了纽约，求贤若渴的哥伦比亚大学聘用了他，1944年他成为美国公民。

其实，费米得到的并不是“超铀”元素。1939年费米到了美国。当时德国科学家哈恩与斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的实验，发现：用中子轰击铀原子，只能得到地球上已存在的钡。这不啻石破天惊！从费米的错误结论出发，竟然得到一个意想不到的惊人成就。因为钡的重量略高于铀的一半，这是无法用原子核的“衰变”理论解释的。因此，哈恩与斯特拉斯曼便大胆地提出一种新设想，认为铀原子核受到中子的轰击后，不是“衰变”，而是“分裂为大致相等的两个中等质量的原子”。这就是著名的“裂变理论”。

“裂变理论”诞生之时，费米正在外出途中。当他从杂志上获悉这一惊人的消息后，就像别的一流科学家一样，立刻认识到了铀裂变可能会释放出大量的中子，产生链式反应。费米还预见到链式反应的潜在军事用途。他马上返回哥伦比亚大学，一头扎进物理实验室。他用精密细致的实验验证了“裂变理论”的正确性，并致力于研究裂变的“链式反应”，进而建立了一整套“链式反应”的基本概念和基础理论。

1939年3月，费米与美国海军联系，试图使他们对发展核武器感兴趣。也就是几个月后，爱因斯坦就此项目给罗斯福总统写了一封信，美国政府开始对原子能感兴趣了。

一旦美国政府对此发生了兴趣，科学家的首要任务就是建立一个核反应堆样本，看看自持续链式反应是否可行。由于费米是世界上第一流的中子权威，以及他兼具试验和理论才能，所以他被选为组长，组织建立世界上第一个核反应堆。他先在哥伦比亚大学工作，后又在芝加哥大学工作。就是在芝加哥，1942年12月2日，在费米领导下设计和生产的第一座核反应堆成功运行了。这确实是原子时代的开始，因为这是人类头一次成功地实现链式反应。成功的消息传到东部时用的是暗语，但也是一种预言：“这位意大利的航海家进入了新世界。”

由于这次成功的试验，美国决定全速实行曼哈顿计划。费米作为杰出的科学顾问，继续在该项目中起重要作用。

战后，费米在芝加哥大学任教。1945年之后。转向介子物理学和天体物理学研究。他先后获得德国普朗克奖章、美国哲学会刘易斯奖学金和美国费米奖。1953年被选为美国物理学会主席。还被德国海森堡大学、荷兰乌特勒支大学、美国华盛顿大学、哥伦比亚大学、耶鲁大学、哈佛大学、罗切斯特大学和拉克福德大学授予荣誉博士。1954年因胄癌逝于芝加哥 1955年原子序数100的人工所制元素被命名为镄，以纪念他对科学的贡献。

费米之所以成为重要人物，有以下几个原因。一是他是无可争议的20世纪最伟大的科学家，而且是为数不多的兼具杰出的理论家和杰出的试验家天才的人。他在其生涯中写了250多篇科学论文。二是费米在发明原子爆破方面是一个非常重要的人物，尽管别人在推动这项事业的发展上也起了同样重要的作用。

然而费米最重要的作用是在研制核反应堆上。他首先是对基本理论的形成作出了贡献，其次是在实践中主持了第一座反应堆的设计和生产。沉湎于科学研究中的费米用自己的心血，换取了人类科学史上的又一个划时代的进步。铀核反应的实验成功及其基础理论的产生，为后来原子弹的试制成功提供了有力的实验基础和可靠的理论依据。这一重大成果，打开了长期封闭的原子核能宝库的巨锁，为人类找到了取之不尽、用之不竭的新能源宝藏。由于取得如此巨大的成就，费米成为原子能事业的先驱，成为世界上最有声望的科学家之一。

从1945年以后，原子武器从未用于战争。出于和平目的，大量的核反应堆建成用来产生能源。在未来，反应堆将成为更重要的能源来源。此外，一些反应堆被用来生产有用的放射性同位素，用在医学和科学研究上。反应堆还是钚的一个来源，这是制造原子武器的一种材料。人们对核反应堆可能对人类产生危害存有害怕心理，但没人抱怨它是个无意义的发明。不管是好还是坏，费米的工作对未来世界产生了巨大的影响。

费米是20世纪所有伟大的物理学家中最受尊敬和崇拜者之一。他之所以受尊敬和崇拜，是因为他在理论物理和实验物理两方面的贡献，是因为在他领导下的工作为人类发现了强大的新能源，而更重要的是因为他的个性：他永远可靠和可信任；他永远脚踏实地。他的能力极强，却不滥用影响，也不哗众取宠，或巧语贬人。不论是作为一位物理学家还是作为一个人，费米深为所有的人所崇敬。他之所以使人肃然起敬是因为他是一个扎实的人。他的所有表现无不散发出他的这种品格的魅力。为了反对把原子能用于战争目的，费米于1946年初离职回到芝加哥大学任教，转入粒子物理这个新领域的研究。一批有为的青年慕名来到芝加哥大学，聚集在他的左右，其中如杨振宁、李政道、M.盖耳-曼和O.张伯伦等人，后来都成为有重要贡献的物理学家。芝加哥大学的同步回旋加速器建成以后，费米和他的小组于1951年发现了第一个核子共振态。

杨振宁于1945年获奖学金离开中国赴美国留学，他渴望在费米的指导下学习，为此来到哥伦比亚大学。当他得知费米已转到芝加哥大学时，便又前往芝加哥读研究生。后来，费米和杨振宁在基本粒子的研究中共同提出了“费米-杨振宁模型”。

琼·希顿(寒春)是第二次世界大战中费米在洛斯阿拉莫斯的助手之一，战后成为芝加哥大学的研究生。1948年春她去了中国，和她的男朋友欧文·恩斯特(阳早)结婚，并定居中国，夫妇两人均从事奶牛品质改良及农机具革新工作。在她离开之前，她觉得应该告诉费米她打算去中国共产党控制区。考虑几天后她终于告诉了费米。费米说什么呢?“他没有反对，对此我永生感激。”寒春说。