Группе специалистов из Массачусетского технологического института,
Центра космических полетов Маршалла и Национальной лаборатории Оук-Ридж,
США, удалось создать систему фокусировки нейтронного излучения. Физики
разработали специальные зеркала, позволившие значительно уменьшить
размер установок для нейтронографических исследований. Подробности со
ссылкой на статью исследователей в журнале Nature Communications приводятся на официальном сайте MIT.
В основе разработки ученых лежит зеркало в виде цилиндра. Ось
цилиндра совпадает с прямой, соединяющей интересующий объект с
источником излучения. В центре отверстие зеркала перекрыто непрозрачным
для нейтронов экраном, так что частицы попадают внутрь цилиндра только
по краям, двигаясь под небольшим углом к его поверхности. Так как
отражательная способность всех материалов растет по мере того, как
уменьшается угол падения, пропускающее нейтроны вещество становится
зеркалом. Этот же принцип ранее применяли для создания рентгеновских
зеркал, и у него есть два аналога среди макроскопических объектов.
Способность обыкновенного стекла отражать свет растет, если смотреть на
него под углом, а вероятность снаряда пробить броню уменьшается, если
столкновение происходит под малым углом к поверхности.
Исследователи утверждают, что по сравнению с существующими
установками (которые работают по принципу камеры-обскуры, пропуская
нейтроны через маленькое отверстие) их устройство обеспечивает
пятидесятикратный прирост в эффективности, так как поток частиц через
новое зеркало намного больше. За счет этого можно либо повысить качество
формируемого изображения, либо сделать нейтронный микроскоп компактнее и
уменьшить его стоимость.
Нейтроны не имеют электрического заряда и потому поглощаются только
при непосредственном столкновении с атомным ядром. Электромагнитное
излучение, в свою очередь, взаимодействует с атомными оболочками, а
заряженным частицам достаточно пройти мимо ядра на некотором
расстоянии. Нейтроны хорошо просвечивают многие непрозрачные для
рентгеновских лучей материалы и по этой причине широко используются как в
научных исследованиях, так и в технических целях, например для контроля
состояния стенок скважин. Однако та же высокая проникающая способность
затрудняет управление нейтронными пучками.
Для проведения технических исследований с использованием нейтронов
разработаны компактные генераторы нейтронов, а для задач, требующих
мощного потока частиц, строятся специализированные ядерные реакторы.
Один из крупнейших источников подобного рода, исследовательский реактор
ПИК, в настоящее время достраивается в Петербургском институте ядерной
физики. Физический пуск ПИК был осуществлен в 2011 году, но вывести
установку на требуемую мощность пока что не удается.