Interferômetro de nêutrons - Neutron interferometer
| Ciência com nêutrons |
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Em física , um interferômetro de nêutrons é um interferômetro capaz de difratar nêutrons , permitindo que a natureza ondulatória dos nêutrons e outros fenômenos relacionados sejam explorados.
Interferometria
A interferometria depende inerentemente da natureza ondulatória do objeto. Como apontado por de Broglie em sua tese de doutorado, as partículas, incluindo nêutrons , podem se comportar como ondas (a chamada dualidade onda-partícula , agora explicada na estrutura geral da mecânica quântica ). As funções de onda dos caminhos individuais do interferômetro são criadas e recombinadas de forma coerente, o que requer a aplicação da teoria dinâmica da difração . Os interferômetros de nêutrons são a contrapartida dos interferômetros de raios-X e são usados para estudar quantidades ou benefícios relacionados à radiação de nêutrons térmicos .
Formulários
Os interferômetros de nêutrons são usados para determinar os efeitos da mecânica quântica minúscula na função de onda dos nêutrons, como estudos do efeito Aharonov-Bohm , a gravidade agindo em uma partícula elementar, o nêutron, a rotação da Terra agindo em um sistema quântico e eles podem ser aplicados para imagens de fase de nêutrons e testes da teoria dinâmica de difração .
Construção
Assim como os interferômetros de raios-X , os interferômetros de nêutrons são normalmente feitos de um único grande cristal de silício , freqüentemente com 10 a 30 ou mais centímetros de diâmetro e 20 a 60 cm ou mais de comprimento. A moderna tecnologia de semicondutores permite que grandes boules de silício de cristal único sejam facilmente cultivados. Como o boule é um único cristal, os átomos do boule estão precisamente alinhados, dentro de pequenas frações de nanômetro ou angstrom , ao longo de todo o boule. O interferômetro é criado removendo todas as fatias de silício, exceto três, mantidas em alinhamento perfeito por uma base. (imagem) Os nêutrons colidem com a primeira fatia, onde, por difração da rede cristalina , eles se separam em dois feixes. Na segunda fatia, eles são difratados novamente, com dois feixes continuando para a terceira fatia. No terceiro corte, os feixes se recombinam, interferindo de forma construtiva ou destrutiva, completando o interferômetro. Sem o alinhamento preciso em nível de angstrom das três fatias, os resultados de interferência não seriam significativos.
Nêutrons frios
Os primeiros experimentos com interferômetro de nêutrons foram realizados na década de 1980. Os experimentos com nêutrons frios são mais recentes. Apenas recentemente, um interferômetro de nêutrons para nêutrons frios e ultracold foi projetado e executado com sucesso. Os componentes óticos de nêutrons, neste caso, compreendem três grades. Eles são produzidos holograficamente artificialmente , isto é, por meio de uma configuração de interferência de duas ondas ótica de luz iluminando um polímero refrativo foto-nêutron.
Referências
- VF Sears, Neutron Optics , Oxford University Press (1998).
- H. Rauch e SA Werner, Neutron Interferometry , Clarendon Press, Oxford (2000).