Τι είναι μια δέσμη νετρονίων;

Μια δέσμη νετρονίων είναι ένα ρεύμα νετρονίων, τα οποία είναι υποατομικά σωματίδια που δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και βρίσκονται, μαζί με θετικά φορτισμένα πρωτόνια, στους πυρήνες όλων των χημικών στοιχείων εκτός από την πιο κοινή μορφή υδρογόνου, η οποία έχει μόνο πρωτόνιο.Αν και τα νετρόνια είναι σταθερά στον πυρήνα, ένα ελεύθερο νετρόνιο αποσυντίθεται σε ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένα άλλο σωματίδιο που ονομάζεται ηλεκτρόνιο Antineutrino.Τα απομονωμένα νετρόνια έχουν χρόνο ημιζωής λίγο περισσότερο από 10 λεπτά, πράγμα που σημαίνει ότι μετά από αυτή την περίοδο, τα μισά νετρόνια σε ένα δεδομένο δείγμα θα έχουν αποσυντεθεί.Τα ελεύθερα νετρόνια παράγονται με πυρηνική σχάση, για παράδειγμα σε πυρηνικό αντιδραστήρα και μπορούν να δημιουργηθούν σε επιταχυντές σωματιδίων.Μια δέσμη νετρονίων έχει πολλές σημαντικές εφαρμογές στην επιστήμη, την ιατρική και την ασφάλεια των υλικών.

Οι δοκοί νετρονίων κανονικά παράγονται χρησιμοποιώντας γεννήτριες νετρονίων, οι οποίοι είναι επιταχυντές σωματιδίων που πυρπολούν τα ιόντα δευτερίου ή τριτίου σε στόχους που περιέχουν δευτέριο, τρίνιο ή και τα δύο.Το δευτέριο και το τρίτρο είναι ισότοπα υδρογόνου που περιέχουν ένα και δύο νετρόνια, αντίστοιχα.Η σύντηξη του δευτερίου και του τρίτου παράγει νετρόνια που μπορούν να επικεντρωθούν σε μια δέσμη νετρονίων.Οι γεννήτριες νετρονίων αυτού του τύπου μπορεί να είναι σχετικά μικρές και φορητές.

Αν και οι περισσότερες μορφές ακτινοβολίας αλληλεπιδρούν με τα σύννεφα των ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τους ατομικούς πυρήνες, τα νετρόνια, είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και όχι μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, αλληλεπιδρούν μόνο με τους πυρήνες, οι οποίες είναι πολύ μικρές σε σχέση με το σύνολο του ατόμου.Επομένως, μια δέσμη νετρονίων είναι πολύ διεισδυτική και μπορεί να δείξει τις θέσεις των ατομικών πυρήνων μέσα σε ένα δείγμα υλικού.Σε αντίθεση με τις ακτίνες Χ, οι δέσμες νετρονίων μπορούν εύκολα να διεισδύσουν σε βαρέα μέταλλα όπως το μόλυβδο, αλλά και να αλληλεπιδρούν με φωτεινά στοιχεία όπως το υδρογόνο και ο άνθρακας.Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, όλα τα υποατομικά σωματίδια μπορούν να συμπεριφέρονται ως κύματα, έτσι τα νετρόνια έχουν μήκη κύματος.Αυτό επιτρέπει σε μια δέσμη νετρονίων να ρυθμίζεται με λεπτό τρόπο.Τόσο το μήκος κύματος όσο και η ενέργεια της δέσμης μπορούν να ρυθμιστούν για να ανιχνεύσουν συγκεκριμένα υλικά.

Οι ειδικές ιδιότητες των δοκών νετρονίων έχουν προκαλέσει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, ιδίως ως εναλλακτική τεχνική απεικόνισης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε καταστάσεις όπου x-Οι Rays δεν είναι αποτελεσματικές.Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την εξέταση των εσωτερικών δομών των υλικών, όπως η ανίχνευση ρωγμών και των κοιλοτήτων στα μεταλλικά συστατικά, και για τον προσδιορισμό των ατομικών και μοριακών δομών των ενώσεων.Η ικανότητά τους να ανιχνεύουν ελαφρύτερα στοιχεία, αλλά περνούν από τα βαρύτερα, επιτρέπουν τη χρήση δοκών νετρονίων για ελέγχους ασφαλείας.Μπορούν να ανιχνεύσουν κρυμμένα εκρηκτικά ή ραδιενεργό υλικό, για παράδειγμα.Οι δοκοί νετρονίων έχουν επίσης σημαντικές ιατρικές εφαρμογές, κυρίως στη θεραπεία ορισμένες μορφές καρκίνου.Η ακτινοθεραπεία νετρονίων μπορεί να καταστρέψει όγκους που είναι ανθεκτικοί στις συμβατικές θεραπείες ακτινοθεραπείας.