既然中子不能长时间单独存在，为什么还能出现中子星这类的天体？

很有意思的问题。

首先自由中子是不稳定的，一个中子会自发衰变为一个质子+一个电子+一个反电中微子（千分之一的机会还会放出伽玛射线），半衰期约为10分钟。

这很容易解释，中子静止质量为939.565兆电子伏，质子为938.272兆电子伏，电子为0.511兆电子伏，中微子忽略不计，那么衰变前后有约0.782兆电子伏的差异，这也是为什么以上衰变自发产生的原因。反过来自由质子在没有外界给予能量的情况下不可能自发转变为中子。

现在看原子核内的中子。说得简单一点，原子核内充满其它质子，中子衰变后产生的质子会受到其它质子排斥。更精确来说，中子只能自发衰变为能态更低的质子（自由质子能态低于自由中子，这可以从它们的静止质量得到），但在稳定的原子核内，所有低能态都被填满了，泡利不相容定律导致中子无法自发衰变。

如果原子核本身不稳定，内部存在一些不被填满的低能态，那么不仅中子衰变为质子，就连质子衰变为中子也是有可能的。很多放射性衰变如碳14衰变就是这样的例子。

最后来看中子星，中子星上不是全部是简并态中子，事实上，中子星上确实存在衰变的中子，但是产生的电子也处于简并态，很快就把低能级完全填满了。这么一来中子要进一步衰变需要跨越能级，因此衰变速度被大大遏制了。这在中子质子比例达到8:1以上时就会发生。这个比例也是高密度中子星内中子质子比例的下限。