Специалисты из Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) разработали новое устройство, используя которое, можно проводить измерения вероятности поглощения и рассеяния нейтронов в накопителе холодных нейтронов на разрабатываемом в Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ новом исследовательском реакторе НЕПТУН (ИБР-3). Оно представляет собой волновой резонатор с трехслойной планарной структурой, увеличивающей чувствительность измерений до 1000 раз. Это, в свою очередь, позволяет проводить проектирование накопителя на качественно новом уровне.

 

Известно, что нейтроны находят применение в самых разнообразных исследованиях материи: от строения ядер и фундаментальных взаимодействий до структуры и динамики конденсированных сред, включая кристаллические состояния, жидкости и мягкую материю. Так, ультрахолодные нейтроны используются для определения электрического дипольного момента нейтрона и вероятности трансформации нейтрона в зеркальный нейтрон.

Однако сейчас все больший интерес у ученых вызывают холодные нейтроны — «более энергичные» по сравнению с ультрахолодными. Обычно они накапливаются в специальных кольцевых накопителях, где находятся продолжительное время, достаточное для регистрации трансформации нейтрона в зеркальный нейтрон.

Однако время нахождения нейтрона в накопителе ограничено их поглощением и рассеянием на стенках последнего. Поэтому очень важным становится  определение вероятностей поглощения и рассеяния нейтронов при их практически полном отражении от поверхности материала, когда кинетическая энергия нейтронов не превышает потенциальной энергии взаимодействия.

Чтобы решить эту проблему, Юрий Никитенко, ведущий научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ разработал волновой резонатор с трехслойной структурой. Все слои, находящиеся по краям выполнены из исследуемого материала, а средний слой имеет сравнительно небольшой потенциал взаимодействия по сравнению с крайними слоями.

«Нейтроны в резонаторе находятся в потенциальной яме и многократно отражаются от исследуемых крайних слоев. В результате, вероятности поглощения и рассеяния нейтронов увеличиваются в 100 — 1000 раз, что делает возможным их измерение», - говорится в сообщении пресс-службы института. 

В перспективе, ученые планируют заняться проведением дальнейших исследований с другими материалами, а также совершенствованием технологии изготовления резонаторных структур.