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兩個核碰撞產生一個或多個核的過程 来自维基百科，自由的百科全书
核反应（英语：Nuclear reaction）在核物理和核化学中是指两个原子核，或一个原子核和另一个外来的次原子粒子，发生碰撞并产生一或多个核种的过程。因此，核反应必定导致一种核种被转换成另一种核种。若一个原子核和另一个原子核或粒子发生交互作用，并在不改变核种本质的情况下分离，这个过程将被视为一种核散射，而非核反应。核反应分成核融合和核分裂。
原则上，一个核反应能包含多于两次粒子碰撞，但由于三个原子核以上同时出现于同一处的机率远小于两个原子核，此类碰撞相当罕见（参见3氦过程以了解类似三体核反应的例子）。“核反应”一词可指和其他粒子的碰撞所诱发的核种改变，或核种不经碰撞发生的自发性反应。
自然情况下，核反应发生于宇宙射线及物质间的交互作用。核反应亦可透过人为方式，用可调节的速率、可依需求而变的方式操作，以获取核能。可裂变材料中的核连锁反应能够造成诱发核裂变。不同轻元素间的核融合反应供应太阳及恒星的能量产出。
1919年，欧内斯特‧拉塞福利用α粒子撞击氮原子核，在曼彻斯特大学成功做出将氮转为氧的蜕变反应：14N + α → 17O + p 。此为人类首次观测到的诱导核反应，也就是一次衰变产生的粒子被用于转换另一个原子核的反应。最终，1923年，拉塞福的同僚约翰·考克饶夫及欧内斯特·沃尔顿在剑桥大学完成了第一次完整的人造核反应与核蜕变，他们利用人工加速的质子撞击锂-7原子核，将其拆分为两个α粒子。这项创举被大众称为“拆开原子”，尽管其并非现代所认知的核衰变反应，也就是1938年德国科学家奥托‧哈恩、莉泽‧麦特纳及弗里茨‧施特拉斯曼所发现发生于重元素中的核反应。[1]
核反应能以类似化学反应方程式的形式表达，在化学反应方程式中，方程式两侧静止质量必须守恒，且粒子的转变必须遵循特定守恒律，诸如电荷与重子数（质量数总和）守恒。此类表示法如下例所示：
为了平衡上式中的质量、电荷与质量数，第二式右方的原子核，原子序必为2，质量数必为4；因此，其亦为氦-4原子核。故，完整反应式为：
或更简洁地表示为：
在许多情况下，人们常采用较短小精简的符号描述核反应，而非如上式呈现的完整方程式。在此种精简的方法中，形式A(b,c)D等同于A + b产生c + D。许多质量轻的粒子常使用此方式缩写。一般而言，p代表质子，n代表中子，d代表氘，α代表α粒子（He-4核），β代表β粒子（电子），γ代表γ光子，诸如此类。前述反应可写成6Li(d,α)α。[2][3]
动能可在核反应（放热反应）的过程中被释放至外界，或动能须由外界提供以使核反应（吸热反应）得以发生。此能量变化可参考极精确的粒子静止质量表计算而得，[4] 具体方式如下：根据该表，
6
3Li
原子核的标准原子质量为6.015原子质量单位（简写作u），氘为2.014u，He-4原子核则为4.0026u。因此，
在核反应中，若计入相对论效应，总能量守恒。因此，“失去”的质量必以释出的动能再度出现；其来源为核结合能。利用爱因斯坦的质能守恒方程式 E = mc2，可以决定释放的能量。首先，我们需要得出一个原子质量单位对应的能量大小：
故，释出的能量为0.0238 × 931 MeV = 22.2 MeV。
以另一种方式表达：质量减少了0.3%，相当于90 PJ/kg的0.3%，即270 TJ/kg。
对核反应而言，这是个庞大的能量值；能释出如此大量的能量，乃因He-4原子核的单位核子结合能异常地高，而这是因为He-4是“双幻数”的。（He-4原子核异常稳定并紧密结合，和其为钝气的原因相同：He-4中各个质子、中子对填满其1s核轨域，如同其电子对填满其1s电子轨域）。因此，α粒子在核反应式的右侧经常出现。
核反应中的能量释放，主要以下列三种方式之一出现：
当产物原子核处于介稳状态，我们在其原子序旁加注米字号 （“*”） 。此能量最终透过核衰变释放。
少部分能量亦可能以X射线的形式产生。一般而言，产物原子核具有和反应物不同的原子序，因此其电子壳层的组态将是错误的。在电子自行重新排列并降至较低能阶的过程，内部过渡X射线（具精确界定的发射光谱线之X射线）可能被释放。
书写反应方程式时，我们也可以利用类似化学反应方程式的方式，将反应的能量变化加注于右侧：
对于先前讨论过的例子，其反应能量变化已经计算出，为 Q = 22.2 MeV。因此，
反应能量（即“Q值”）对于放热反应而言是正值，对于吸热反应则为负值，与在化学中的类似表示法相反。一方面，Q值是反应终侧与反应起始侧动能总和的差。然而，另一方面，Q值亦是反应终侧与反应起始侧原子核静止质量的差。（透过此方法，我们已于上文计算了Q值）
反应方程式可被平衡，不代表该反应真的能发生。反应发生的速率取决于能量、入射粒子通量，与反应横截面。巨大反应速率存储库的一个例子是REACLIB资料库，其由联合核天文物理研究所维护。
在启动核反应的最初碰撞中，粒子间的距离必须够短，使得短距离强力得以影响它们。许多最常见的核粒子都带正电，意味著其必须克服可观的静电斥力以使核反应得以启动。即使目标原子核是电中性原子的一部份，另一个粒子仍须深深穿透电子云并极度靠近带正电的原子核。因此，这类粒子在发生核反应前，必须先被加速至具有高能量，方法如：
另外，由于斥力和两电荷的乘积成正比，重核间的核反应更加罕见，且相较于重核和轻核间的反应，需要更高的启动能量；两轻核间的反应则是最普遍、常见的种类。
另一方面，中子不带有会导致斥力的电荷，且能够以极低的能量启动核反应。事实上，在极低的粒子能量下（比如室温下的热平衡状态），中子的德布罗意物质波波长大大增加，当其能量接近原子核的共振态时，可能大大增加其捕捉截面积。低能量中子的反应性甚至可能比高能量中子高。
虽然可能发生的核反应种类相当多，有部分型态较为常见，或说，较值得注意。一些例子如下：
核分裂反应——在吸收额外的轻粒子（通常为中子）后，极重的原子核会分裂成二个，甚至三个碎块。这是一种诱发性核反应。自发性核分裂，亦即无需中子辅助即可发生者，通常不被视为一种核反应。至多，其不为一种诱发性核反应。
一个中能量弹核，在单一快速（10−21秒）事件中，和原子核间转移能量或得失核子。能量及动量转换相对极小。上述对于实验核物理尤其实用，因其反应机制相当简单，使我们能以精确度足够的计算探测靶核结构。
仅有能量及动量被转移。
能量与电荷能在弹核与靶核间转移。此类反应的例子诸如：
通常，在适当的低能量下，一或多个核子在弹核与靶核间互相转移。这对于研究原子核的外壳层结构相当实用。转移反应可从弹核转移至靶核（汽提反应），或从靶核转移至弹核（拾取反应）。
涉及中子的反应对于核反应器与核子武器十分重要。虽然目前最广为人知的中子反应为中子散射、中子捕获与核分裂，对于部分轻核（尤其是质子数与中子数均为奇数者）而言，最可能和热中子发生的反应是转移反应：
某些反应只可能与快中子发生：
较低能量的弹核被吸收，或较高能量粒子转移能量给原子核，均能使原子核拥有过高的能量而难以被束缚在一起。在10−19秒的时间尺度下，粒子，尤其中子，将被“煮沸”。也就是说，若无足以使其脱离相吸引力的能量被集中于一个中子，原子核将维持一体。此种准结合的原子核称为复合原子核。
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