В настоящее время существует 2 типа ускорителей: линейные и циклические, которые, в свою очередь, так же подразделяются на множество типов. Сегодня я не стану останавливаться на описании конструкций этих устройств. Возможно, как-нибудь, я напишу цикл статей посвященных ускорителям элементарных частиц.
Сегодня я хотел бы поднять на обсуждение такой вопрос: как нам ускорить нейтрон? Все укорители частиц работают на принципе ускорения электрическим полем и изменении направления их движения посредством магнитного поля. Но вот тут нас ждет неприятность: нейтрон не обладает электрическим зарядом. То есть, электрическое поле не будет на него действовать.
Как нам тогда быть, если основной принцип ускорения мы использовать не можем? Есть вариант использовать нейтроны, которые получают большие энергии в результате ядерного распада. Но в этом способе есть ряд проблем. Для начала, ускорением это назвать весьма трудно, ведь мы не можем получать необходимые нам скорости, а получающаяся энергия нейтронов не подконтрольна нам.
Так же возникает проблема, когда мы хотим получать строго направленный поток частиц. Ведь в процессе ядерных реакций, продукты этих реакций вылетают в случайном направлении. Но и эту проблему можно решить путем направления спина этих ядер в одном направлении. Тогда вылетающие частицы будут вылетать вдоль направления вектора спина. Но все же, этот способ нам не подойдет, по первой причине, ведь нам нужны строго определенные энергии частиц. Такой способ использовался в опыте Ву, если вам интересен этот опыт, то переходите по ссылке.
Так же, мне в голову пришла идея ускорения нейтронов с помощью магнитного поля, ведь они обладают собственным магнитным моментом. Но эту мысль пришлось сразу отбросить, ведь величина этого момента крайне мала и на сегодняшний момент не существует способов создания магнитных полей такой мощности, которая могла бы дать нам хоть какой-то результат.
И все таки, единственно действенным способом ускорения нейтронов является способ ускорения используемый в классических ускорителях. Но как? Ведь мы только сейчас выяснили, что у нейтрона нет заряда, а значит, что с ним ничего не получится. Вся хитрость заключается в том, что мы будем ускорять не нейтроны, а дейтроны - ядра атома дейтерия (изотоп водорода). Дейтроны обладают электрическим зарядом, следовательно, мы сможем ускорить их с помощью электрического поля.
Когда мы получаем необходимую нам энергию, мы должны разделить дейтрон на его составляющие. Сделать это нам помогают реакции срыва. Суть таких реакций состоит в том, что дейтрон, взаимодействуя с ядром другого, более тяжелого элемента, зацепляется за него одним из своих нуклонов, который при этом поглощается этим ядром. Другой нуклон улетает дальше, практически никак не меняя своей скорости и направления движения.
Далее, на пути частиц должно находиться магнитное поле, которое призвано отклонять протоны и дейтроны, не прореагировавшие с каким-либо ядром. Таким образом, мы получаем поток нейтронов с нужными нам скоростями.
Но для чего нам вообще ускорять эти нейтроны? Первая цель - это научно-исследовательская, так мы сможем более подробно узнать окружающий нас мир. Так же, благодаря тому, что нейтроны не обладают электрическим зарядом мы можем исследовать внутреннюю структуру многих объектов. Здесь нейтроны работают как рентгеновские лучи, но проникающая способность у них выше. Так же возможны и другие области применения потока нейтронов, если вы знаете такие, то пишите об этом в комментарии!
Спасибо за внимание. Надеюсь, эта статья была для вас интересной и познавательной. Если это так, то не забывайте ставить лайки, так вы даете возможность увидеть эту статью большему количеству людей. Так же не забывайте подписываться на канал, если еще не сделали этого! ;)