«Поляризованные нейтроны»

совокупность нейтронов, Спины которых имеют преимущественную ориентацию по отношению к какому-либо выделенному направлению в пространстве, обычно направлению магнитного поля. Т. к. Нейтронобладает спином ¹/₂, то в магнитном поле Н возможны 2 ориентации его спина: параллельно или антипараллельно Н.Нейтронный пучок поляризован, если он содержит разное количество N нейтронов со спинами, ориентированными вдоль (N₊) и против поля (N_-). Степень поляризации характеризуют величиной

P = (N₊ — N_-)/(N₊+N_-).

Впервые П. н. были получены при пропускании пучка нейтронов через намагниченную до насыщения железную пластину (метод предложен Ф. Блохомв 1936 и исследован Д. Юзом с сотрудниками в 1947, США). Нейтроны, спины которых параллельны направлению намагниченности ферромагнетика, сильнее рассеиваются и выбывают из пучка. В результате пучок нейтронов, прошедший через пластину, обогащается нейтронами со спинами, антипараллельными намагниченности. Метод требует сильных намагничивающих полей. В полях H Поляризованные нейтроны10000 э наибольшая степень поляризации P = 0,6.

Более эффективен дифракционный метод (разработан К. Шаллом, Е. Воланом и В. Колером, США, 1951), основанный на дифракции нейтронов от определённых плоскостей намагниченных ферромагнитных монокристаллов (см. Дифракция частиц), например сплава Со — Fe. Меняя величину намагниченности и семейства отражающих плоскостей кристалла, можно изменять амплитуду когерентного магнитного рассеяния от 0 до некоторой максимальной величины. Это означает, что для ферромагнитного монокристалла можно подобрать такое брэгговское отражение и величину намагниченности, чтобы ядерная b и магнитная f_m амплитуды оказались равными. Тогда для нейтронов со спином, антипараллельным направлению намагниченности, суммарная амплитуда рассеяния равна 0, т. е. под углом Брэгга отразится пучок нейтронов со спинами, параллельными намагниченности. Дифракционный метод позволяет получить монохроматический пучок П. н. тепловых и резонансных энергий (см. Медленные нейтроны) со степенью поляризации до 0,99.

Часто для получения П. н. пользуются методом отражения нейтронов от намагниченных ферромагнитных зеркал (например, из Со). При определённых условиях полное отражение испытывают нейтроны со спинами, параллельными намагниченности ферромагнетика. Метод позволяет получить интенсивные отражённые поляризованные пучки нейтронов. Поляризатором нейтронов может служить также неоднородное магнитное поле. Пучок нейтронов, проходя через такое поле, расщепляется на 2 пучка, т.к. на нейтроны с двумя разными ориентациями спинов действуют противоположно направленные силы (см. Штерна — Герлаха опыт (См. Штерна-Герлаха опыт)).

Одним из методов получения П. н. является рассеяние нейтронов на ориентированных ядрах (См. Ориентированные ядра). Для этого нейтроны пропускают через поляризованную ядерную мишень. Амплитуда ядерного рассеяния зависит от ориентации спина нейтрона относительно спина ядра. Максимальное рассеяние соответствует параллельности спинов нейтрона и ядра, минимальное — их антипараллельности. Особенно эффективна мишень, содержащая ориентированные протоны. Т. к. сечение рассеяния медленных нейтронов на протонах не зависит от их энергии, то удаётся получить П. н. в интервале от 10^-2эв до 10⁴—10⁵ эв. Впервые этот метод был осуществлен Ф. Л. Шапироссотрудниками в 1963. П. н. с энергией > 10⁶ эв образуются при рассеянии нейтронов на ядрах за счёт спин-орбитального взаимодействия.

П. н. имеют многочисленные применения в ядерной физике как для исследования фундаментальных свойств взаимодействия нуклонов (несохранение чётности в ядерных силах, временная инвариантность ядерных взаимодействий, динамика (β-распада нейтрона), так и при изучении структуры ядра. В физике твёрдого тела П. н. позволяют исследовать конфигурацию неспаренных электронов в магнетиках (прецизионные измерения распределения неспаренных электронов атомов и ионов в кристаллической решётке привели в ряде случаев к обнаружению отклонений распределения заряда от сферически симметричного), измерить магнитные моменты отдельных компонент в сплавах, величину и знак амплитуд магнитного рассеяния и т.д., исследовать изменения поляризации нейтронов при их рассеянии, а также поворот плоскости поляризации в некоторых кристаллах (что облегчает расшифровку сложных магнитных структур). Неупругое рассеяние П. н. расширяет возможности исследования динамических свойств решётки магнитных кристаллов. П. н. применяются также при изучении фазовых переходов ферромагнетик — парамагнетик и т.д.

Лит.: Власов Н. А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971; Гуревич И. И., Тарасов Л. В., физика нейтронов низших энергий, М., 1965; Абов Ю. Г., Гулько А. Д., Крупчицкий П. А., Поляризованные медленные нейтроны, М., 1966; Юз Д., Нейтронная оптика, пер. с англ., М., 1955.

Ю. Г. Абов.

ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ НЕЙТРОНЫ

совокупность нейтронов, спины s к-рых имеют преимуществ. ориентацию по отношению к к.-л. выделенному направлению в пространстве, обычно направлению магн. поля Н. Т. к. нейтрон обладает спином 1/2, то в поле Н возможны две ориентации спина: параллельно или антипараллельно Я. Нейтронный пучок поляризован, если он содержит разное кол-во нейтронов со спинами, ориентированными вдоль (N+) и против (N-) поля. Степень поляризации:

Впервые П. н. были получены пропусканием пучка нейтронов через намагниченную до насыщения жел. пластину (амер. физиком Ф. Блохом, 1936, и исследован амер. физиком Д. Юзом с сотрудниками, 1947). Нейтроны с s?Н сильнее рассеиваются и выбывают из пучка. В результате пучок, прошедший через пластину, обогащается нейтронами с антипараллельными спинами. При H=10 000 Э можно получить Рмакс=0,6.

Более эффективен метод, основанный на дифракции нейтронов от определённых плоскостей намагниченных ферромагн, монокристаллов (см. НЕЙТРОННАЯ ОПТИКА), напр. сплава Со— Fe. Меняя величину намагниченности и семейство отражающих плоскостей кристалла, можно изменять амплитуду когерентного магн. рассеяния нейтронов от 0 до нек-рой макс. величины. Это означает, что для ферромагн. монокристалла можно подобрать такое брэгговское отражение и величину яамагниченности, чтобы яд. и магн. амплитуды рассеяния оказались равными. Тогда для нейтронов со спином, антипараллельным направлению намагниченности, суммарная амплитуда рассеяния равна 0, т. е., под углом Брэгга отразится пучок нейтронов со спинами, параллельными намагниченности. Дифракц. метод позволяет получить монохроматич. пучок П. н. тепловых и резонансных энергий (см. НЕЙТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ) со степенью поляризации до 0,99.

П. н. осуществляют также отражением от ферромагн. зеркал. При определённых условиях полное отражение испытывают нейтроны со спинами, параллельными намагниченности ферромагнетика. Поляризатором нейтронов может служить и неоднородное магн. поле. Пучок нейтронов, проходя через такое поле, расщепляется на два пучка, т. к. на нейтроны с двумя разными ориентациями спинов действуют противоположно направленные силы (см. ШТЕРНА — ГЕРЛАХА ОПЫТ).

Один из методов получения П. н.— рассеяние нейтронов на ориентированных ядрах (Ф. Л. Шапиро с сотрудниками, 1963). Нейтроны пропускают через поляризованную яд. мишень. Амплитуда яд. рассеяния зависит от ориентации спина нейтрона относительно спина ядра. Макс. рассеяние соответствует параллельности спинов нейтрона и ядра, минимальное — антипараллельности. Особенно эффективна мишень, содержащая ориентированные протоны. Т. к. сечение рассеяния медленных нейтронов на протонах не зависит от их энергии, то удаётся получить П. н. в интервале от 10-2 эВ до 104—105 эВ. П. н. с энергией =106 эВ образуются при рассеянии нейтронов на ядрах за счёт спин-орбитального вз-ствия.

П. н. используются в яд. физике как для исследования фундаментальных св-в вз-ствия нуклонов (несохранениё чётности в яд. силах, временная инвариантность яд. вз-ствий, динамика b-распада нейтрона), так и при изучении структуры ядра. В физике тв. тела П. н позволяют исследовать конфигурацию неспаренных эл-нов в магнетиках, измерить магн. моменты отд. компонент в сплавах и т. д.