ชุมชนนิวตรอนได้ขยายตัวอย่างมหาศาลตั้งแต่นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ทำการตรวจวัดภาคตัดขวางของนิวตรอนเป็นครั้งแรกในทศวรรษที่ 1940 นักคริสตัลโลกราฟเริ่มใช้ประโยชน์จากศักยภาพของเทคนิคใหม่นี้ในทศวรรษที่ 1950 และในไม่ช้าก็มีนักฟิสิกส์สสารควบแน่นเข้ามาร่วมด้วย การถือกำเนิดของแหล่งกำเนิดนิวตรอน “เย็น” ซึ่งให้การไหลของนิวตรอนความยาวคลื่นยาวจำนวนมาก
ดึงดูด
นักเคมีและนักชีววิทยารุ่นหลังให้สนใจการกระเจิงของนิวตรอน และในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา วิศวกร วัสดุ และนักวิทยาศาสตร์ด้านโลกได้เข้าร่วมชมรมนี้ โดยทั้งหมดถูกดึงดูดด้วยความเป็นไปได้ที่ไม่เหมือนใครที่การกระเจิงของนิวตรอนมีให้กับสาขาของตน การกระเจิงของนิวตรอนให้ข้อมูลระดับจุลภาค
ที่ไม่เหมือนใครเกี่ยวกับโครงสร้างและไดนามิกของวัสดุ ภายในสสารควบแน่น นิวตรอนได้มีส่วนร่วมอย่างโดดเด่นในการทำความเข้าใจปรากฏการณ์พื้นฐาน เช่น อำนาจแม่เหล็ก การเปลี่ยนเฟส สปินไดนามิกส์ และของไหลควอนตัม สิ่งนี้ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการเมื่อของแคนาดา
และของสหรัฐอเมริกาแบ่งปันรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1994 สำหรับการทดลองการกระเจิงของนิวตรอนในปี 1950 นิวตรอนยังมีส่วนช่วยอย่างมากในความรู้ของเราเกี่ยวกับวัสดุที่มีความสำคัญทางเทคนิค เช่น พลาสติก โปรตีน โพลิเมอร์ เส้นใย ผลึกเหลว เซรามิก แม่เหล็กแข็ง และตัวนำยิ่งยวด
แม้ว่าการกระเจิงของนิวตรอนได้รับการบุกเบิกในอเมริกาเหนือ แต่ปัจจุบันยุโรปเป็นที่ตั้งของเครื่องปฏิกรณ์ที่เข้มข้นที่สุดในโลกที่ในเมืองเกรอน็อบล์ ประเทศฝรั่งเศส และแหล่งกำเนิดพัลซิ่งที่เข้มข้นที่สุดในโลกที่ ใน อังกฤษ. ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์นิวตรอนของยุโรปกำลังวางแผนเพื่อรักษาความเป็นผู้นำ
ในการวิจัยการกระเจิงของนิวตรอนด้วยการสร้าง แห่งยุคหน้า จะสว่างกว่าแหล่งพัลส์ที่มีอยู่ในปัจจุบันถึง 30 เท่า และจะนำไปสู่การทดลองยุคใหม่ในสาขาวิทยาศาสตร์มากมาย ภายในฟิสิกส์ สามารถตอบคำถามพื้นฐานในสาขาต่างๆ เช่น ตัวนำยิ่งยวดและจักรวาลวิทยา นอกจากนี้ ยังมีประโยชน์
ต่อนักวิจัย
ด้านชีววิทยา เคมี วิศวกรรม ธรณีวิทยา และการแพทย์ และสามารถใช้เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวัสดุใหม่ๆ ที่สำคัญทางอุตสาหกรรมจำนวนมาก พื้นฐานของนิวตรอนนิวตรอนทำปฏิกิริยากับสสารผ่านแรงทั้งสี่ ได้แก่ อันตรกิริยาที่แรง อ่อน แม่เหล็กไฟฟ้า และแรงดึงดูด อย่างไรก็ตาม
ปฏิกิริยาของพวกมันผ่านแรงสองแรงเหล่านี้ แรงนิวเคลียร์เข้มพิสัยสั้นและโมเมนต์แม่เหล็กของพวกมัน ที่ทำให้การกระเจิงของนิวตรอนเป็นโพรบที่ไม่เหมือนใครสำหรับการวิจัยสสารควบแน่น ข้อดีที่สำคัญที่สุดของนิวตรอนเหนือรังสีรูปแบบอื่นๆ ในการศึกษาโครงสร้างและไดนามิกในระดับจุลภาคสรุป
ได้ดังต่อไปนี้ นิวตรอนไม่มีประจุซึ่งช่วยให้สามารถทะลุทะลวงวัสดุจำนวนมากได้ พวกมันมีปฏิสัมพันธ์ผ่านแรงนิวเคลียร์อย่างเข้มกับนิวเคลียสของวัตถุที่กำลังตรวจสอบ นิวตรอนมีโมเมนต์แม่เหล็กที่จับคู่กับการแปรผันเชิงพื้นที่ของการดึงดูดในระดับอะตอม นิวตรอนจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษา
โครงสร้างแม่เหล็ก ความผันผวนและการกระตุ้นของระบบสปิน พลังงานและความยาวคลื่นของนิวตรอนอาจถูกจับคู่กับพลังงานและความยาวคลื่นที่เหมาะสมสำหรับโครงสร้างและการกระตุ้นในสสารควบแน่น พลังงาน E และความยาวคลื่นlสัมพันธ์กันผ่านความสัมพันธ์ของเดอ บรอย, E = h 2 /2m n l 2โดยที่ h
คือค่าคงที่ของพลังค์และ m nคือมวลนิวตรอน พลังงาน 20.45 meV สอดคล้องกับความยาวคลื่น 2 Å นิวตรอนที่มีความยาวคลื่น 0.1-20 Å เหมาะสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างอะตอม นอกจากนี้ยังสามารถตรวจสอบสเกลพลังงานได้หลากหลาย ตั้งแต่พลังงานไมโครอิเล็กตรอนโวลต์ (µeV)
ที่เกี่ยวข้องกับการกักเก็บโพลิเมอร์ ไปจนถึงการสั่นของโมเลกุลในช่วง meV ไปจนถึงการเปลี่ยน eV ภายในโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุการใช้ลำแสงนิวตรอนแบบโพลาไรซ์ ซึ่งโมเมนต์แม่เหล็กนิวตรอนทั้งหมดชี้ไปในทิศทางเดียวกัน ช่วยให้เราสามารถแยกส่วนนิวเคลียร์และแม่เหล็ก
ออกจากการกระเจิงได้ ในระบบที่ไม่ใช่แม่เหล็ก การกระเจิงที่เชื่อมโยงกันและไม่ต่อเนื่องกันซึ่งเกิดขึ้นจากสถานะการหมุนของนิวเคลียร์ที่แตกต่างกันในอะตอมสามารถแยกออกได้นิวตรอนไม่ได้รบกวนระบบที่กำลังตรวจสอบอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงสามารถแปลผลการทดลองการกระเจิงของนิวตรอนได้
อย่างชัดเจน
นิวตรอนไม่ทำลายล้างแม้แต่วัสดุชีวภาพที่บอบบาง พลังการทะลุทะลวงสูงของนิวตรอนช่วยให้เราสามารถตรวจสอบวัสดุจำนวนมากและอำนวยความสะดวกในการใช้อุปกรณ์สภาพแวดล้อมตัวอย่างที่ซับซ้อน (เช่น สำหรับการสร้างแรงดัน อุณหภูมิ และสนามแม่เหล็กสุดขั้ว)
ส่วนตัดขวางการกระเจิงของนิวตรอนจะแปรผันแบบสุ่มระหว่างองค์ประกอบต่างๆ และแม้แต่ระหว่างไอโซโทป สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสังเกตอะตอมที่เบา เช่น ไฮโดรเจนเมื่อมีอะตอมที่หนักกว่า แยกแยะธาตุที่อยู่ใกล้เคียงในตารางธาตุได้อย่างง่ายดาย และใช้ประโยชน์จากวิธีการแทนที่ด้วยไอโซโทป
และการแปรผันคอนทราสต์ ในวิธีความแตกต่างของไอโซโทป การวัดจะทำกับตัวอย่างที่เหมือนกัน ยกเว้นการแทนที่ของไอโซโทป โดยการลบการวัด เราสามารถ “เห็น” โครงสร้างของระบบจากมุมมองขององค์ประกอบที่ถูกแทนที่ ตัวอย่างเช่น โดยการแทนที่ไอโซโทปของนิกเกิลในสารละลาย
ที่เป็นน้ำของนิกเกิลคลอไรด์ เราสามารถ “นั่งบน” ไอออนของนิกเกิลและดูว่าโมเลกุลของน้ำได้รับไฮเดรตอย่างไร การแปรผันของคอนทราสต์ใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าไฮโดรเจนและดิวทีเรียมมีแอมพลิจูดการกระเจิงแบบยืดหยุ่นของสัญญาณที่แตกต่างกัน ดังนั้น โดยการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วน H/D
credit : สล็อตเว็บตรง100 / ดูหนังฟรี / 50รับ100
