Language
Country/Area
No result found
Tarian Neutron dan Atom yang Menakjubkan: Mengapa Neutron Dapat Melewati Materi?
Hamburan neutron merupakan fenomena fisika yang menarik yang melibatkan hamburan neutron bebas yang tidak normal dengan materi. Ini bukan hanya proses fisika yang terjadi di alam, tetapi juga teknik eksperimen yang digunakan ilmuwan untuk mempelajari material. Sifat neutron yang bebas muatan memungkinkannya menembus jauh ke dalam materi, menyelidiki struktur internalnya dengan lebih efisien. Proses hamburan neutron alami sangat menarik bagi teknik dan sains nuklir, dan memainkan peran penting dalam berbagai penelitian material.
Teknologi hamburan neutron telah menjadi alat yang sangat diperlukan dalam bidang-bidang seperti kristalografi, fisika, dan biofisika.
Dasar percobaan terletak pada pemahaman dan manipulasi hamburan neutron, yang memerlukan penggunaan berbagai sumber neutron, seperti reaktor penelitian dan sumber neutron detonasi. Sumber-sumber ini mampu memberikan radiasi neutron dengan intensitas yang bervariasi untuk tujuan penelitian. Difraksi neutron (hamburan elastis) memungkinkan para ilmuwan menganalisis struktur material, sementara hamburan neutron inelastis digunakan untuk mempelajari getaran dan keadaan tereksitasi atom lainnya.
Hamburan neutron cepat
Yang disebut "neutron cepat" memiliki energi kinetik di atas 1 MeV. Neutron ini dapat dihamburkan oleh materi terkondensasi, dan ini merupakan perkiraan eksperimental yang valid, yang dapat dianggap sebagai tumbukan elastis. Dalam setiap tumbukan, neutron cepat mentransfer sebagian besar energi kinetiknya ke inti yang tersebar, dengan transfer energi dalam proses ini bergantung pada jenis inti. Saat beberapa tumbukan berlangsung, neutron cepat secara bertahap melambat dan akhirnya mencapai kesetimbangan termal dengan materi. Fenomena ini memerlukan bantuan moderator neutron untuk menghasilkan neutron termal di bawah 1 eV.
Interaksi neutron dengan materi
Karena neutron tidak bermuatan, neutron dapat menembus lebih dalam ke dalam materi daripada partikel bermuatan dengan energi kinetik yang sama, menjadikannya alat yang ampuh untuk menyelidiki sifat-sifat massal. Neutron berinteraksi terutama dengan inti atom, tidak seperti sinar-X, yang berinteraksi terutama dengan awan elektron di sekitarnya. Misalnya, hidrogen memiliki penampang hamburan tertinggi dari semua isotop, menjadikan neutron sangat efektif dalam menganalisis bahan-bahan dengan nomor atom rendah seperti protein dan surfaktan.
Penampang hamburan dan penyerapan neutron bervariasi dari satu isotop ke isotop lainnya, dan hamburan dapat bersifat inkoheren atau koheren, tergantung pada isotop yang digunakan.
Hamburan neutron inelastis
Hamburan neutron inelastis adalah teknik eksperimen yang umum digunakan dalam penelitian materi terkondensasi untuk mempelajari atom dan molekulgerakan lar serta eksitasi medan magnet dan kristal. Teknik ini memperhitungkan perubahan energi kinetik yang terjadi selama tumbukan antara neutron dan sampel, dan hasilnya biasanya dilaporkan dalam bentuk faktor struktur dinamis. Dalam eksperimen semacam itu, sebagian besar pengukuran akan difokuskan pada jenis hamburan elastis atau inelastis, tergantung pada kebutuhan pertanyaan penelitian.
Sejarah dan Teknologi Saat Ini
Eksperimen difraksi neutron pertama dilakukan pada tahun 1930-an, dan dengan munculnya reaktor nuklir pada tahun 1945, teknologi untuk fluks neutron tinggi menjadi tersedia. Bidang ini berkembang pesat dengan pembangunan reaktor penelitian multiguna pada tahun 1960-an. Pada tahun 1980-an, penelitian berdasarkan sumber fluks tinggi membuat teknologi hamburan neutron lebih matang dan banyak digunakan dalam berbagai penelitian material.
Fasilitas dan teknologi eksperimen hamburan neutron terkini
Sebagian besar eksperimen hamburan neutron terkini dilakukan oleh ilmuwan yang mengajukan waktu eksperimen di sumber neutron melalui proses proposal formal. Laju pemulihan eksperimen relatif rendah, sehingga biasanya diperlukan waktu eksperimen beberapa hari untuk memperoleh kumpulan data yang dapat digunakan. Banyak teknik hamburan neutron yang berbeda, seperti hamburan neutron sudut kecil, reflektivitas, hamburan neutron inelastis, dll., yang digunakan dalam penelitian di seluruh dunia.
Bagaimana kita dapat memanfaatkan sepenuhnya keunggulan neutron dalam pengembangan teknologi masa depan untuk mendorong penelitian terkait dalam ilmu material?
Studi-studi ini tidak hanya memberi kita pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat materi, tetapi juga menginspirasi kemungkinan tak terbatas untuk kinerja material. Dampak apa yang akan ditimbulkan oleh eksplorasi interaksi antara neutron dan materi terhadap pengembangan sains dan teknologi?
