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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
核反應（英語：Nuclear reaction）在核物理和核化學中是指兩個原子核，或一個原子核和另一個外來的次原子粒子，發生碰撞並產生一或多個核種的過程。因此，核反應必定導致一種核種被轉換成另一種核種。若一個原子核和另一個原子核或粒子發生交互作用，並在不改變核種本質的情況下分離，這個過程將被視為一種核散射，而非核反應。核反應分成核融合和核分裂。
原則上，一個核反應能包含多於兩次粒子碰撞，但由於三個原子核以上同時出現於同一處的機率遠小於兩個原子核，此類碰撞相當罕見（參見3氦過程以了解類似三體核反應的例子）。「核反應」一詞可指和其他粒子的碰撞所誘發的核種改變，或核種不經碰撞發生的自發性反應。
自然情況下，核反應發生於宇宙射線及物質間的交互作用。核反應亦可透過人為方式，用可調節的速率、可依需求而變的方式操作，以獲取核能。可裂變材料中的核連鎖反應能夠造成誘發核裂變。不同輕元素間的核融合反應供應太陽及恆星的能量產出。
1919年，歐內斯特‧拉塞福利用α粒子撞擊氮原子核，在曼徹斯特大學成功做出將氮轉為氧的蛻變反應：14N + α → 17O + p 。此為人類首次觀測到的誘導核反應，也就是一次衰變產生的粒子被用於轉換另一個原子核的反應。最終，1923年，拉塞福的同僚約翰·考克饒夫及歐內斯特·沃爾頓在劍橋大學完成了第一次完整的人造核反應與核蛻變，他們利用人工加速的質子撞擊鋰-7原子核，將其拆分為兩個α粒子。這項創舉被大眾稱為「拆開原子」，儘管其並非現代所認知的核衰變反應，也就是1938年德國科學家奧托‧哈恩、莉澤‧麥特納及弗里茨‧施特拉斯曼所發現發生於重元素中的核反應。[1]
核反應能以類似化學反應方程式的形式表達，在化學反應方程式中，方程式兩側靜止質量必須守恆，且粒子的轉變必須遵循特定守恆律，諸如電荷與重子數（質量數總和）守恆。此類表示法如下例所示：
為了平衡上式中的質量、電荷與質量數，第二式右方的原子核，原子序必為2，質量數必為4；因此，其亦為氦-4原子核。故，完整反應式為：
或更簡潔地表示為：
在許多情況下，人們常採用較短小精簡的符號描述核反應，而非如上式呈現的完整方程式。在此種精簡的方法中，形式A(b,c)D等同於A + b產生c + D。許多質量輕的粒子常使用此方式縮寫。一般而言，p代表質子，n代表中子，d代表氘，α代表α粒子（He-4核），β代表β粒子（電子），γ代表γ光子，諸如此類。前述反應可寫成6Li(d,α)α。[2][3]
動能可在核反應（放熱反應）的過程中被釋放至外界，或動能須由外界提供以使核反應（吸熱反應）得以發生。此能量變化可參考極精確的粒子靜止質量表計算而得，[4] 具體方式如下：根據該表，
6
3Li
原子核的標準原子質量為6.015原子質量單位（簡寫作u），氘為2.014u，He-4原子核則為4.0026u。因此，
在核反應中，若計入相對論效應，總能量守恆。因此，「失去」的質量必以釋出的動能再度出現；其來源為核結合能。利用愛因斯坦的質能守恆方程式 E = mc2，可以決定釋放的能量。首先，我們需要得出一個原子質量單位對應的能量大小：
故，釋出的能量為0.0238 × 931 MeV = 22.2 MeV。
以另一種方式表達：質量減少了0.3%，相當於90 PJ/kg的0.3%，即270 TJ/kg。
對核反應而言，這是個龐大的能量值；能釋出如此大量的能量，乃因He-4原子核的單位核子結合能異常地高，而這是因為He-4是「雙幻數」的。（He-4原子核異常穩定並緊密結合，和其為鈍氣的原因相同：He-4中各個質子、中子對填滿其1s核軌域，如同其電子對填滿其1s電子軌域）。因此，α粒子在核反應式的右側經常出現。
核反應中的能量釋放，主要以下列三種方式之一出現：
當產物原子核處於介穩狀態，我們在其原子序旁加註米字號 （「*」） 。此能量最終透過核衰變釋放。
少部分能量亦可能以X射線的形式產生。一般而言，產物原子核具有和反應物不同的原子序，因此其電子殼層的組態將是錯誤的。在電子自行重新排列並降至較低能階的過程，內部過渡X射線（具精確界定的發射光譜線之X射線）可能被釋放。
書寫反應方程式時，我們也可以利用類似化學反應方程式的方式，將反應的能量變化加註於右側：
對於先前討論過的例子，其反應能量變化已經計算出，為 Q = 22.2 MeV。因此，
反應能量（即「Q值」）對於放熱反應而言是正值，對於吸熱反應則為負值，與在化學中的類似表示法相反。一方面，Q值是反應終側與反應起始側動能總和的差。然而，另一方面，Q值亦是反應終側與反應起始側原子核靜止質量的差。（透過此方法，我們已於上文計算了Q值）
反應方程式可被平衡，不代表該反應真的能發生。反應發生的速率取決於能量、入射粒子通量，與反應橫截面。巨大反應速率存儲庫的一個例子是REACLIB資料庫，其由聯合核天文物理研究所維護。
在啟動核反應的最初碰撞中，粒子間的距離必須夠短，使得短距離強力得以影響它們。許多最常見的核粒子都帶正電，意味著其必須克服可觀的靜電斥力以使核反應得以啟動。即使目標原子核是電中性原子的一部份，另一個粒子仍須深深穿透電子雲並極度靠近帶正電的原子核。因此，這類粒子在發生核反應前，必須先被加速至具有高能量，方法如：
另外，由於斥力和兩電荷的乘積成正比，重核間的核反應更加罕見，且相較於重核和輕核間的反應，需要更高的啟動能量；兩輕核間的反應則是最普遍、常見的種類。
另一方面，中子不帶有會導致斥力的電荷，且能夠以極低的能量啟動核反應。事實上，在極低的粒子能量下（比如室溫下的熱平衡狀態），中子的德布羅意物質波波長大大增加，當其能量接近原子核的共振態時，可能大大增加其捕捉截面積。低能量中子的反應性甚至可能比高能量中子高。
雖然可能發生的核反應種類相當多，有部分型態較為常見，或說，較值得注意。一些例子如下：
核分裂反應——在吸收額外的輕粒子（通常為中子）後，極重的原子核會分裂成二個，甚至三個碎塊。這是一種誘發性核反應。自發性核分裂，亦即無需中子輔助即可發生者，通常不被視為一種核反應。至多，其不為一種誘發性核反應。
一個中能量彈核，在單一快速（10−21秒）事件中，和原子核間轉移能量或得失核子。能量及動量轉換相對極小。上述對於實驗核物理尤其實用，因其反應機制相當簡單，使我們能以精確度足夠的計算探測靶核結構。
僅有能量及動量被轉移。
能量與電荷能在彈核與靶核間轉移。此類反應的例子諸如：
通常，在適當的低能量下，一或多個核子在彈核與靶核間互相轉移。這對於研究原子核的外殼層結構相當實用。轉移反應可從彈核轉移至靶核（汽提反應），或從靶核轉移至彈核（拾取反應）。
涉及中子的反應對於核反應器與核子武器十分重要。雖然目前最廣為人知的中子反應為中子散射、中子捕獲與核分裂，對於部分輕核（尤其是質子數與中子數均為奇數者）而言，最可能和熱中子發生的反應是轉移反應：
某些反應只可能與快中子發生：
較低能量的彈核被吸收，或較高能量粒子轉移能量給原子核，均能使原子核擁有過高的能量而難以被束縛在一起。在10−19秒的時間尺度下，粒子，尤其中子，將被「煮沸」。也就是說，若無足以使其脫離相吸引力的能量被集中於一個中子，原子核將維持一體。此種準結合的原子核稱為複合原子核。
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