Читать онлайн «Для чего нужны нейтроны»

Гатчина – 2007 1  Может ли развитая страна существовать без современного высокопоточного источника нейтронов? Открытие нейтрона стало одним из наиболее значительных событий в развитии физики ХХ века. Его поиски продолжались более 15 лет, а драматическая ситуация, связанная с обнаружением нейтрона, отмечена в докладе автора открытия Джеймса Чэдвика 1 на X Международном конгрессе по истории науки в Итаке «Нет необходимости говорить о моем удовлетворении и восторге в связи с тем, что продолжительные поиски нейтрона, в конце концов, увенчались успехом. Решающий шаг, однако, был сделан другими. В этом нет ничего необычного: прогресс познания является результатом деятельности многих умов и рук. И все же я не могу избавиться от чувства, что должен был бы добиться цели быстрее. Я мог бы выдвинуть в свое оправдание ряд извиняющих обстоятельств: нехватку оборудования и т. д. Но, несмотря на все это, я должен признать, хотя бы для себя, что не смог достаточно глубоко продумать свойства нейтрона, особенно те из них, которые наиболее ясно свидетельствуют о его существовании. Утешаю себя тем, что всегда гораздо труднее сказать первое слово о предмете, каким бы очевидным он впоследствии не оказался, чем последнее слово». Тем не менее, последнее слово в изучении характеристик нейтрона и его практическом использовании не сказано до сих пор, хотя, начиная с 1933 г. развитие нейтронной физики продолжалось с возрастающей интенсивностью. Нейтрон как инструмент для исследования материи Нейтроны представляют собой идеальный инструмент для исследования различных веществ, высокая эффективность которого обусловлена их уникальными свойствами: • Нейтроны электрически нейтральны, поэтому их проникающая способность значительно превышает проникающую способность электронов и даже рентгеновских лучей. Это позволяет проводить неразрушающий контроль деталей и материалов, находящихся в экстремальных условиях, например, внутри ячейки сверхвысокого давления, в высокотемпературной печи или при низкой температуре внутри криостата. • Рентгеновское излучение рассеивается электронной оболочкой атомов, в то время как нейтроны взаимодействуют с ядрами, размер которых намного меньше размера оболочки. Следовательно, нейтроны позволяют с большей точностью определять положение атомов. • Нейтроны обладают магнитным моментом, и это свойство делает их практически единственным инструментом для «прямого» исследования магнитной структуры вещества. 1 ЧЭДВИК (Чадвик) Джеймс (Chadwick James) (20. Х. 1891 — 24. VII. 1974) — английский физик- экспериментатор, член Лондонского королевского об-ва (1927). Р. в Боллингтоне. Окончил Манчестерский и Кембриджский ун-ты. В 1932 году, исследуя свойства таинственных «бериллиевых лучей», возникающих при облучении бериллия альфа-частицами, показал, что они являются потоком электрически нейтральных частиц — нейтронов (Нобелевская премия, 1935). 2  • Энергия тепловых нейтронов близка к энергии коллективных возбуждений в кристаллах, например, колебаний атомов и их магнитных моментов (фононов и магнонов), поэтому нейтроны являются уникальным инструментом для изучения межатомных взаимодействий и динамики атомов внутри вещества. • Нейтроны взаимодействуют с атомными ядрами, а не с электронами оболочки атомов в отличие от рентгеновских и гамма-лучей.