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.
Узнайте больше в полной версии ➞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.