Language
Country/Area
No result found
Transisi ajaib dari neutron cepat ke neutron termal: Bagaimana neutron mengungkap dunia materi mikroskopis?
Penghamburan neutron merupakan fenomena fisika penting yang melibatkan hamburan neutron bebas dan materi yang tidak teratur. Proses ini tidak hanya terjadi secara alami, tetapi juga digunakan dalam berbagai teknik eksperimen untuk mengeksplorasi karakteristik dasar materi. Dalam rekayasa dan sains nuklir, signifikansi fenomena alam sudah jelas; sebagai penerapan teknologi eksperimen, pemahaman dan manipulasi hamburan neutron sangat penting bagi bidang-bidang seperti kristalografi, fisika, kimia fisika, biofisika, dan penelitian material.
Penghamburan neutron memiliki berbagai macam aplikasi, terutama saat mengeksplorasi struktur dan sifat material. Melalui hamburan neutron, ilmuwan dapat menganalisis mikrostruktur material secara mendalam.
Saat melakukan eksperimen hamburan neutron, peneliti menggunakan reaktor penelitian dan sumber neutron fisi, yang menyediakan berbagai intensitas radiasi neutron. Bergantung pada kebutuhan mereka, peneliti dapat memilih hamburan elastis (difraksi neutron) untuk menganalisis struktur material, atau menggunakan hamburan neutron inelastis untuk mengeksplorasi getaran atom dan fenomena menarik lainnya.
Hamburan neutron cepat
Neutron cepat, yang didefinisikan sebagai neutron dengan energi kinetik melebihi 1 MeV, dapat berhamburan dengan material cair. Dalam tumbukan tersebut, neutron cepat mentransfer sebagian besar energi kinetiknya ke inti hamburan (yaitu, inti atom materi). Dengan setiap tumbukan, neutron cepat melambat, akhirnya mencapai keadaan kesetimbangan termal dengan material tempat mereka dihamburkan. Untuk menghasilkan neutron termal, pereduksi neutron sering digunakan, yang menghasilkan neutron termal dengan energi kinetik kurang dari 1 eV.
Dengan mengatur hamburan neutron cepat, kita dapat mengungkap struktur dan perilaku banyak zat pada tingkat mikroskopis.
Interaksi neutron-materi
Karena neutron bersifat netral secara elektrik, neutron dapat menembus materi lebih dalam, sehingga memberikan keuntungan yang lebih besar sebagai detektor daripada partikel bermuatan dengan energi kinetik yang sama. Neutron terutama berinteraksi dengan medan magnet yang dihasilkan oleh inti atom dan elektron yang tidak berpasangan, yang memungkinkannya menyebabkan interferensi dan efek transfer energi yang signifikan dalam eksperimen hamburan neutron.
Terdapat perbedaan yang signifikan dalam hamburan neutron dan penampang serapan antara berbagai isotop, dengan hidrogen memiliki penampang hamburan tertinggi, yang membuat neutron berguna dalam menganalisis bahan dengan nomor atom rendah, terutama protein dan surfaktan.
Hamburan neutron inelastis
Hamburan neutron inelastis merupakan teknik eksperimen penting yang banyak digunakan dalam penelitian materi terkondensasi untuk mengeksplorasi gerakan atom dan molekul serta eksitasi medan magnet dan kristal. Teknik iniue membuat perbedaan berdasarkan perubahan energi kinetik setelah neutron bertumbukan dengan sampel, dan hasilnya biasanya dinyatakan dalam faktor struktur dinamis.
Penghamburan neutron inelastis memungkinkan kita mengamati perilaku dinamis materi dalam cahaya baru, melepaskan batasan spektroskopi tradisional.
Sejarah dan fasilitas hamburan neutron
Eksperimen difraksi neutron pertama dimulai pada tahun 1930-an, tetapi dengan munculnya reaktor nuklir pada tahun 1945, aksesibilitas fluks neutron tinggi memungkinkan studi struktural yang mendalam. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, para peneliti memasang instrumen hamburan neutron pertama di tabung sinar reaktor penelitian multiguna. Pada tahun 1960-an, pembangunan reaktor fluks tinggi memungkinkan praktisi eksperimen sinar untuk mendapatkan instrumen hamburan neutron yang lebih tinggi. sub-fluks.
Saat ini, sebagian besar eksperimen hamburan neutron dilakukan oleh ilmuwan peneliti yang mengajukan waktu berkas dari sumber neutron melalui proses proposal formal. Karena eksperimen hamburan neutron melibatkan laju hitungan yang rendah, waktu berkas yang relatif lama (dalam hitungan hari) biasanya diperlukan untuk memperoleh kumpulan data yang dapat digunakan.
Evolusi teknologi
Dengan semakin mendalamnya penelitian, banyak teknologi hamburan neutron terus berkembang, termasuk difraksi neutron, hamburan neutron sudut kecil, gema spin, dan refleksi non-hero. Teknologi ini membantu ilmuwan memperoleh data yang lebih akurat untuk menganalisis sifat mikroskopis materi. struktur.
Dengan perkembangan teknologi hamburan neutron, kita dapat mengungkap misteri dunia materi mikroskopis. Namun, prinsip-prinsip di balik teknologi tersebut masih membuat orang berpikir mendalam: Teknologi baru apa yang mungkin muncul di masa depan yang dapat kita gunakan untuk mengeksplorasi misteri dunia mikroskopis ini secara mendalam?
