Ультрахолодные нейтроны

Ультрахоло́дные нейтро́ны

Очень Медленные нейтроны, со скоростями £ 5 м/сек. Термин «У. н.» объясняется тем, что примерно с такой же скоростью двигались бы молекулы газа при температуре ниже 10^-2 К. У. н. обладают малой кинетической энергией (порядка 10^-7 эв), недостаточной для преодоления слабого отталкивания ядрами большинства химических элементов, и поэтому полностью отражаются от поверхности многих материалов. Величина отталкивающего потенциала равна:

,

где h — Планка постоянная, m — масса нейтрона, N_i — плотность ядер i -го сорта в веществе, a_i — так называемая длина рассеяния нейтрона на этих ядрах. Для меди U = 1,7․10^-7 эв, для стекла U = 10^-7 эв. Для ядер ¹H, ⁷Li, ⁴⁸Ti и ¹⁸⁶W U < 0, то есть У. н. притягиваются. Отражение У. н. в некоторой степени можно уподобить отражению света от металлических зеркал, оно может быть описано мнимым показателем преломления для нейтронной волны внутри отражающей среды (см. Нейтронная оптика).

Полное отражение У. н. от стенок позволяет хранить их в течение нескольких мин внутри замкнутых вакуумированных объёмов. Впервые на эту особенность У. н. в 1959 указал Я. Б. Зельдович; первые эксперименты по обнаружению и хранению У. н. были выполнены Ф. Л. Шапиро с сотрудниками в 1968. Время хранения У. н. в замкнутых сосудах ограничено временем жизни свободного нейтрона до Бета-распада, а также процессами захвата нейтронов ядрами и неупругого рассеяния нейтронов на ядрах в поверхностном слое толщиной (4πΝa)^-1/2 ~ 10^-6 см. У. н. могут течь по трубам произвольной формы (нейтроноводам) как разреженный газ. Изогнутые нейтроноводы используются для вывода У. н. из ядерных реакторов (См. Ядерный реактор) и выделения из потока тепловых нейтронов (См. Тепловые нейтроны), в котором доля У. н. составляет лишь 10^-11. Поэтому реально получаемые плотности У. н. £1 нейтрон/см³. На движение У. н. существенно влияют магнитное и гравитационное поля. Свойства У. н. пока недостаточно изучены, но, по-видимому, они могут служить чувствительным инструментом для обнаружения возможного электрического заряда или электрического дипольного момента у нейтрона (см. Нейтрон).

Лит.: Гуревич И. И., Тарасов Л. В., Физика нейтронов низких энергий, М., 1965; Власов Н, А., Нейтроны, 2 изд., М., 1972.

В. И. Лущиков.