Co to jest wiązka neutronowa?

Belka neutronowa jest strumieniem neutronów, które są cząstkami subatomowymi, które nie mają ładunku elektrycznego i znajdują się, wraz z dodatnio naładowanymi protonami, w jądrach wszystkich elementów chemicznych z wyjątkiem najczęstszej postaci wodoru, który ma tylko proton.Chociaż neutrony są stabilne w jądrze, wolny neutron rozpada się na proton, elektron i inna cząstka zwana elektronem antineutrino;Izolowane neutrony mają okres półtrwania nieco ponad 10 minut, co oznacza, że po tym okresie połowa neutronów w danej próbce ulegnie zepsucie.Wolne neutrony są wytwarzane przez rozszczepienie jądrowe, na przykład w reaktorze jądrowym, i mogą być generowane w akceleratorach cząstek.Belka neutronowa ma wiele ważnych zastosowań w dziedzinie materiałów, medycyny i bezpieczeństwa.

Belki neutronowe zwykle są wytwarzane przy użyciu generatorów neutronów, które są akceleratorami cząstek, które strzelają w deuter lub jony trytowe w cele zawierające deuter, tritium lub jedno i drugie.Deuter i tritium to izotopy wodoru zawierające odpowiednio jeden i dwa neutrony.Fuzja deuteru i tritium wytwarza neutrony, które można skupić na wiązce neutronowej.Generatory neutronów tego typu mogą być stosunkowo małe i przenośne.

Chociaż większość form promieniowania oddziałuje z chmurami elektronów otaczających jądra atomowe, neutrony, są neutralne elektrycznie, a nie formę promieniowania elektromagnetycznego, oddziałują tylko z jąderkami, które są bardzo małe w stosunku do całego atomu.Dlatego wiązka neutronowa jest bardzo penetrująca i może pokazywać pozycje jąder atomowych w próbce materiału.W przeciwieństwie do promieni rentgenowskich, wiązki neutronowe mogą łatwo przenikać metale ciężkie, takie jak ołów, ale także oddziałują z elementami lekkimi, takimi jak wodór i węgiel.Zgodnie z teorią kwantową wszystkie cząstki subatomowe mogą zachowywać się jak fale, więc neutrony mają długości fali.Umożliwia to dopracowanie wiązki neutronowej;Zarówno długość fali, jak i energia wiązki można dostosować w celu wykrycia określonych materiałów.

Specjalne właściwości wiązek neutronowych dały powstanie szerokiego zakresu zastosowań, w szczególności jako alternatywna technika obrazowania, którą można zastosować w sytuacjach, w których x-Rys nie są skuteczne.Można je wykorzystać do zbadania wewnętrznych struktur materiałów, takich jak wykrywanie pęknięć i wnęk w składnikach metali oraz do określenia struktur atomowych i molekularnych związków.Ich zdolność do wykrywania lżejszych elementów, ale przechodzi przez cięższe, pozwala na użycie wiązek neutronów do kontroli bezpieczeństwa.Mogą na przykład wykryć ukryte materiały wybuchowe lub materiały radioaktywne.Belki neutronowe mają również ważne zastosowania medyczne, w szczególności w leczeniu niektóre formy raka;Radioterapia neutronowa może niszczyć guzy odporne na konwencjonalne leczenie radioterapii.