Hat man jemals daran gedacht, Neutronen zu beschleunigen?

Schnelle Neutronen werden als Produkt der meisten Kernreaktionen erzeugt.

• Bei Spaltreaktionen beträgt die mittlere Energie der freigesetzten Neutronen etwa 2 MeV. Da die Masse der Neutronen 939 Mev/c ² beträgt , beträgt ihre Geschwindigkeit 0,065 c.
• Bei Fusionsreaktionen, wie der Deuterium-Tritium-Reaktion, erhält das Neutron 14 MeV, und somit beträgt seine Geschwindigkeit 0,17 c.

Größere Energien werden mit einer Technik namens Neutronen-Spallation erhalten. ^{Die Idee ist, ein leichtes Ion, wie ein Proton oder ein H -} , mit herkömmlichen Methoden (Linac, Synchrotron) zu beschleunigen . Der beschleunigte Strahl wird auf ein Target gerichtet, das aus schweren Atomen (Wolfram, Tantal, Uran...) besteht. Als Ergebnis der Kollision werden hochenergetische Neutronen erzeugt. Weltweit gibt es mehrere Installationen dieser Art. Beispielsweise erzeugt die Spallation National Source bei Oak Ridge Neutronen mit Geschwindigkeiten von mehr als 0,9 c.

Sobald Sie hochenergetische Neutronen haben, ist es ziemlich einfach, sie zu verlangsamen. Lassen Sie sie einfach durch ein Medium wie Wasser oder Graphit, genannt Moderator, passieren. Neutronen werden an den Kernen im Moderator gestreut und verlieren den größten Teil ihrer Energie.

Einige interessante Wikipedia-Links: Neutronentemperatur , Neutronenmoderator , Spallation

Tatsächlich erweist es sich als sehr nützlich, um kalte oder langsame Neutronen zu erzeugen. Ein Neutron, das sich mit einem Material bei Raumtemperatur dem thermischen Gleichgewicht angenähert hat (kinetische Energie$E=kT=p^2/2m\approx\frac1{40}\rm\,eV$) hat eine De-Broglie-Wellenlänge$\lambda = h/p \approx 2\,\text{Å}$was vergleichbar ist mit dem interatomaren Abstand in den meisten Materialien. Dies bedeutet, dass Neutronen an gewöhnlichen Materialien gebeugt werden und sehr nützlich sind, um die Materialstruktur zu untersuchen.

Tatsächlich sind dies etwa 95 % der Arbeit, die an einer Neutronenquelle wie dem SNS in Oak Ridge geleistet wird. Bosoneando hat absolut Recht, dass die prompten Spallationsneutronen relativistisch sind, aber kein Instrument am SNS hat eine direkte Sicht auf das Spallationsziel; Jeder erhält seine Neutronen von verschiedenen Moderatoren bei Raumtemperatur oder kälter. Andere Neutronenquellen (wie die bei HFIR und NIST) können sowohl schnelle (wenige MeV) als auch langsame Neutronen liefern.

Das Abbremsen von Neutronen ist einfach genug: Sie legen ihnen einfach kaltes Zeug in den Weg.