МЕДЛЕННЫЕ НЕЙТРОНЫ

МЕДЛЕННЫЕ НЕЙТРОНЫ, нейтроны с кинетич. энергией до 100 кэв. Различают ультрахолодные нейтроны (0-10^-7 эв), холодные нейтроны (10^-7 - 5*10^-3 эв), тепловые нейтроны (5*10^-3- -0,5 эв), резонансные нейтроны (0,5 эв-10 кэв) и промежуточные нейтроны (10- 100 кэв). Часто резонансные и промежуточные нейтроны объединяют под общим термином "промежуточные нейтроны" (0,5 эв - 100 кэв). Нейтроны с энергией > 100 кэв наз. быстрыми. Выделение терминов "М. н." и "быстрые нейтроны" связано с различным характером их взаимодействия с веществом, разными методами получения и регистрации, а также с различными направлениями использования. Приведённые значения граничных энергий условны. В действительности эти границы размыты и зависят от типа явлений и конкретного вещества.

Взаимодействие М. н. с ядрами. Универсальным процессом, к-рый идёт на всех ядрах при любой энергии нейтрона, является рассеяние нейтронов. Особенность рассеяния М. н. состоит в том, что оно не сопровождается переходом ядра в возбуждённое состояние (упругое рассеяние). Неупругое рассеяние становится возможным, начиная с энергии, равной (1 + 1/А)Е_в, где А - массовое число рассеивающего ядра, Е_в - энергия его первого возбуждённого уровня. Эта энергия, как правило, не меньше неск. дес. кэв, а для четно-чётных сферич. ядер достигает неск. Мэв.

Поскольку 100 кэв в ядерном масштабе энергий небольшая величина, М. н. могут вызывать только такие ядерные реакции, к-рые сопровождаются выделением энергии (экзотермические). Сюда относится прежде всего захват нейтрона ядром, сопровождающийся электромагнитным излучением (радиационный захват). Радиационный захват энергетически выгоден и с большей или меньшей вероятностью (эффективным сечением) наблюдается для всех ядер за исключением ⁴Не. Три др. типа ядерных реакций, энергетически выгодных для многих ядер,- это реакции (п, р), (п, а) и деление (см. Ядра атомного деление). Реакции ³He(n,p)³H, ¹⁰B(n,a)⁷Li, ⁶Li(n,а)³Н и ¹⁴N(n,p)¹⁴C широко используются для регистрации М. н. (см. ниже), а также (за исключением первой) для защиты от М. н. Последние 2 реакции используются также для получения трития и изотопа углерода ¹⁴С. Реакция деления вызывается М. н. только на отдельных наиболее тяжёлых ядрах - ²³³U, ²³⁵U, ²³⁹Pu и нек-рых др.

Наиболее характерной чертой взаимодействия М. н. с ядрами является наличие резонансных максимумов (резонансов) в энергетической зависимости эффективных сечений. Каждый резонанс соответствует возбуждённому состоянию составного ядра с массовым числом (Л + 1), с энергией возбуждения, равной энергии связи нейтрона с ядром плюс величина [А/(А+1)]Е₀, где Е₀ - кинетич. энергия нейтрона, при к-рой наблюдается резонанс. Энергетич. зависимость эффективного сечения вблизи резонанса описывается формулой Брейта - Вигнера (см. Нейтронная спектроскопия).

С увеличением энергии нейтронов резонансные линии расширяются, начинают перекрываться и происходит переход к характерной для быстрых нейтронов плавной зависимости сечений от энергии.

Сечение любой ядерной реакции, вызываемой достаточно медленным нейтроном, обратно пропорционально его скорости v. Это соотношение наз. законом 1/v. Известна столь же общая поправка к закону 1/v, существенная, однако, только для отд. реакций, обладающих очень большим эффективным сечением [напр., ⁷Ве(n,р), ³Не(n,р)]. Обычно же отклонения от закона 1/v наступают, когда энергия нейтрона становится сравнимой с энергией ближайшего к 0 резонансного уровня. Для тепловых нейтронов закон 1/v справедлив для подавляющего большинства ядер.

Применение. М. н., и в частности тепловые нейтроны, имеют огромное значение для работы ядерных реакторов. Большие потоки тепловых нейтронов в ядерных реакторах широко используются для получения радиоактивных изотопов. Нейтронные резонансы дают возможность изучения свойств возбуждения уровней ядер в узкой полосе энергий возбуждения в области энергии связи нейтрона в ядре ~ 5-8 Мэв. Для физики твёрдого тела большое значение имеют структурные исследования кристаллов с помощью дифракции тепловых нейтронов. Исследования неупругого рассеяния тепловых и холодных нейтронов дают важные сведения о динамике атомов в твёрдых телах и жидкостях и о свойствах молекул (см. Нейтронография).

Лит.: Блатт Д ж., Вайскопф В., Теоретическая ядерная физика, пер. с англ., М., 1954; Ф е л ь д Б. Т., Нейтронная физика, в кн.: Экспериментальная ядерная физика, под ред. Э. Сегре, пер. с англ., т. 2, М., 1955; Ю з Д., Нейтронные исследования на ядерных котлах, пер. с англ., М., 1954; его ж е, Нейтронные эффективные сечения, пер. с англ., М., 1959; Власов Н. А., Нейтроны, 2 изд., М., 1971; Гуревич И. И., Тарасов Л. В., Физика нейтронов низких энергий, М., 1965. Ф. Л. Шапиро.