Neitronu stars ir neitronu plūsma, kas ir subatomiskas daļiņas, kurām nav elektriskā lādiņa un kas kopā ar pozitīvi lādētiem protoniem atrodas visu ķīmisko elementu kodolos, izņemot visizplatītāko ūdeņraža formu, kurā ir tikai protons. Lai gan neitroni kodolā ir stabili, brīvs neitrons sadalās protonā, elektronā un citā daļiņā, ko sauc par elektronu antineitrīnu; izolētu neitronu pussabrukšanas periods ir nedaudz vairāk par 10 minūtēm, kas nozīmē, ka pēc šī perioda puse neitronu konkrētajā paraugā būs sairuši. Brīvos neitronus rada kodola skaldīšana, piemēram, kodolreaktorā, un tos var radīt daļiņu paātrinātājos. Neitronu staram ir daudz svarīgu pielietojumu materiālu zinātnē, medicīnā un drošībā.
Neitronu starus parasti ražo, izmantojot neitronu ģeneratorus, kas ir daļiņu paātrinātāji, kas iededzina deitērija vai tritija jonus mērķos, kas satur deitēriju, tritiju vai abus. Deitērijs un tritijs ir ūdeņraža izotopi, kas satur attiecīgi vienu un divus neitronus. Deitērija un tritija saplūšana rada neitronus, kurus var fokusēt neitronu starā. Šāda veida neitronu ģeneratori var būt salīdzinoši mazi un pārnēsājami.
Lai gan lielākā daļa starojuma veidu mijiedarbojas ar elektronu mākoņiem, kas ieskauj atomu kodolus, neitroni, būdami elektriski neitrāli, nevis elektromagnētiskā starojuma forma, mijiedarbojas tikai ar kodoliem, kas ir ļoti mazi attiecībā pret visu atomu. Tāpēc neitronu stars ir ļoti caurstrāvojošs un var parādīt atomu kodolu pozīcijas materiāla paraugā. Atšķirībā no rentgena stariem, neitronu stari var viegli iekļūt smagos metālos, piemēram, svinā, bet arī mijiedarboties ar viegliem elementiem, piemēram, ūdeņradi un oglekli. Saskaņā ar kvantu teoriju visas subatomiskās daļiņas var uzvesties kā viļņi, tāpēc neitroniem ir viļņu garums. Tas ļauj precīzi noregulēt neitronu staru kūli; gan stara viļņa garumu, gan enerģiju var regulēt, lai noteiktu konkrētus materiālus.
Neitronu staru īpašās īpašības ir radījušas plašu pielietojumu klāstu, jo īpaši kā alternatīvu attēlveidošanas paņēmienu, ko var izmantot situācijās, kad rentgena starojums nav efektīvs. Tos var izmantot, lai pārbaudītu materiālu iekšējās struktūras, piemēram, atklātu plaisas un dobumus metāla komponentos, kā arī noteiktu savienojumu atomu un molekulārās struktūras. To spēja noteikt vieglākus elementus, bet iziet cauri smagākiem, ļauj drošības pārbaudēm izmantot neitronu starus. Tie var atklāt, piemēram, paslēptas sprāgstvielas vai radioaktīvus materiālus. Neitronu stariem ir arī svarīgs medicīnisks pielietojums, jo īpaši dažu vēža veidu ārstēšanā; neitronu staru terapija var iznīcināt audzējus, kas ir izturīgi pret tradicionālajām staru terapijas metodēm.