Cos'è un raggio di neutroni?

Un raggio di neutroni è un flusso di neutroni, che sono particelle subatomiche che non hanno carica elettrica e si trovano, insieme a protoni carichi positivamente, nei nuclei di tutti gli elementi chimici tranne la forma più comune di idrogeno, che ha solo un protone.Sebbene i neutroni siano stabili nel nucleo, un neutrone libero decade in un protone, un elettrone e un'altra particella chiamata antineutrino di elettroni;I neutroni isolati hanno un'emivita di poco più di 10 minuti, il che significa che dopo questo periodo, la metà dei neutroni in un determinato campione sarà decaduta.I neutroni liberi sono prodotti dalla fissione nucleare, ad esempio in un reattore nucleare e possono essere generati in acceleratori di particelle.Un raggio di neutroni ha molte applicazioni importanti nella scienza dei materiali, nella medicina e nella sicurezza.

Le travi di neutroni normalmente sono prodotte utilizzando generatori di neutroni, che sono acceleratori di particelle che sparano il deuterio o ioni tritium in bersagli contenenti deuterio, trizio o entrambi.Il deuterio e il trizio sono isotopi di idrogeno contenenti rispettivamente uno e due neutroni.La fusione di deuterio e tritium produce neutroni che possono essere focalizzati in un raggio di neutroni.I generatori di neutroni di questo tipo possono essere relativamente piccoli e portatili.

Sebbene la maggior parte delle forme di radiazioni interagiscono con le nuvole di elettroni che circondano i nuclei atomici, i neutroni, essendo elettricamente neutri e non una forma di radiazione elettromagnetica, interagiscono solo con i nuclei, che sono molto piccoli in relazione all'intero atomo.Un raggio di neutroni è quindi molto penetrante e può mostrare le posizioni dei nuclei atomici all'interno di un campione di materiale.A differenza dei raggi X, i raggi di neutroni possono facilmente penetrare metalli pesanti come il piombo, ma interagiranno anche con elementi leggeri come idrogeno e carbonio.Secondo la teoria quantistica, tutte le particelle subatomiche possono comportarsi come onde, quindi i neutroni hanno lunghezze d'onda.Ciò consente di mettere a punto un raggio di neutroni;Sia la lunghezza d'onda che l'energia del raggio possono essere regolate per rilevare materiali specifici.

Le proprietà speciali dei raggi di neutroni hanno dato origine a una vasta gamma di applicazioni, in particolare come una tecnica di imaging alternativa che può essere impiegata in situazioni in cui x-Ildi non sono efficaci.Possono essere usati per esaminare le strutture interne dei materiali, come rilevare crepe e cavità nei componenti metallici, e per determinare le strutture atomiche e molecolari dei composti.La loro capacità di rilevare elementi più leggeri eppure passare attraverso quelli più pesanti consente di utilizzare i raggi di neutroni per i controlli di sicurezza.Possono rilevare esplosivi nascosti o materiale radioattivo, per esempio.Le travi di neutroni hanno anche importanti applicazioni mediche, in particolare nel trattamento alcune forme di cancro;La radioterapia di neutroni può distruggere tumori resistenti ai trattamenti convenzionali di radioterapia.