Language
Country/Area
No result found
La transformation miraculeuse des neutrons rapides en neutrons thermiques : comment les neutrons révèlent-ils le monde microscopique de la matière ?
La diffusion des neutrons est un phénomène physique important impliquant la diffusion irrégulière de neutrons libres et de matière. Non seulement ce processus se produit naturellement, mais il est également utilisé dans diverses techniques expérimentales pour explorer les caractéristiques fondamentales de la matière. En ingénierie et en science nucléaires, l’importance des phénomènes naturels est évidente ; en tant qu’application de la technologie expérimentale, la compréhension et la manipulation de la diffusion des neutrons sont cruciales pour des domaines tels que la cristallographie, la physique, la chimie physique, la biophysique et la recherche sur les matériaux.
La diffusion des neutrons a un large éventail d'applications, notamment lors de l'exploration de la structure et des propriétés des matériaux. Grâce à la diffusion des neutrons, les scientifiques peuvent analyser en profondeur la microstructure des matériaux.
Lorsqu'ils mènent des expériences de diffusion de neutrons, les chercheurs utilisent des réacteurs de recherche et des sources de neutrons à fission, qui fournissent différentes intensités de rayonnement neutronique. En fonction de leurs besoins, les chercheurs peuvent choisir la diffusion élastique (diffraction des neutrons) pour analyser la structure des matériaux, ou utiliser la diffusion inélastique des neutrons pour explorer les vibrations atomiques et d'autres phénomènes passionnants.
Diffusion des neutrons rapides
Les neutrons rapides, définis comme des neutrons dont l'énergie cinétique dépasse 1 MeV, peuvent se disperser avec les matériaux en fusion. Dans de telles collisions, les neutrons rapides transfèrent la majeure partie de leur énergie cinétique aux noyaux diffusants (c’est-à-dire aux noyaux atomiques de la matière). À chaque collision, les neutrons rapides ralentissent, pour finalement atteindre un état d’équilibre thermique avec le matériau à partir duquel ils ont été diffusés. Pour produire des neutrons thermiques, on utilise souvent des réducteurs de neutrons, qui produisent des neutrons thermiques avec une énergie cinétique inférieure à 1 eV.
En régulant la diffusion des neutrons rapides, nous pouvons révéler la structure et le comportement de nombreuses substances au niveau microscopique.
Interaction neutron-matière
Étant donné que les neutrons sont électriquement neutres, ils peuvent pénétrer la matière plus profondément, ce qui leur confère de plus grands avantages en tant que détecteurs que les particules chargées de même énergie cinétique. Les neutrons interagissent principalement avec le champ magnétique généré par les noyaux atomiques et les électrons non appariés, ce qui leur permet de provoquer des effets d'interférence et de transfert d'énergie importants dans les expériences de diffusion des neutrons.
Il existe des différences significatives dans les sections efficaces de diffusion et d'absorption des neutrons entre les différents isotopes, l'hydrogène ayant la section efficace de diffusion la plus élevée, ce qui rend les neutrons utiles dans l'analyse de matériaux à faible numéro atomique, en particulier les protéines et les tensioactifs.
Diffusion inélastique des neutrons
La diffusion inélastique des neutrons est une technique expérimentale importante largement utilisée dans la recherche sur la matière condensée pour explorer le mouvement des atomes et des molécules ainsi que l'excitation du magnétisme et des champs cristallins. Cette technique fait des distinctions basées sur le changement d'énergie cinétique après la collision des neutrons avec l'échantillon, et les résultats sont généralement exprimés en termes de facteurs de structure dynamiques.
La diffusion inélastique des neutrons nous permet d'observer le comportement dynamique de la matière sous un nouveau jour, libérant ainsi les limites de la spectroscopie traditionnelle.
Histoire et installations de la diffusion des neutrons
Les premières expériences de diffraction de neutrons remontent aux années 1930, mais avec l'avènement des réacteurs nucléaires en 1945, l'accessibilité à des flux de neutrons élevés a rendu possible des études structurelles approfondies. Avec le développement de la science et de la technologie, les chercheurs ont installé les premiers instruments de diffusion de neutrons dans les tubes à faisceau des réacteurs de recherche polyvalents. Dans les années 1960, la construction de réacteurs à haut flux a permis aux praticiens des expériences sur les faisceaux d'obtenir des instruments de diffusion de neutrons plus élevés. -flux.
Actuellement, la plupart des expériences de diffusion de neutrons sont menées par des chercheurs scientifiques qui demandent du temps de faisceau à partir de sources de neutrons via un processus de proposition formel. Étant donné que les expériences de diffusion de neutrons impliquent de faibles taux de comptage, des durées de faisceau relativement longues (de l'ordre de plusieurs jours) sont généralement nécessaires pour obtenir des ensembles de données utilisables.
Évolution de la technologie
Avec l'approfondissement de la recherche, de nombreuses technologies de diffusion de neutrons ont continué à évoluer, notamment la diffraction des neutrons, la diffusion des neutrons aux petits angles, l'écho de spin et la réflexion non-héros. Ces technologies aident les scientifiques à obtenir des données plus précises pour analyser les propriétés microscopiques des éléments. matière.
Grâce au développement de la technologie de diffusion des neutrons, nous pouvons dévoiler le mystère du monde microscopique de la matière. Cependant, les principes qui sous-tendent cette technologie incitent encore les gens à réfléchir profondément : quelles nouvelles technologies pourraient apparaître à l’avenir que nous pourrions utiliser pour explorer en profondeur les mystères de ce monde microscopique ?
