Кіріспе

Нейтрон дифракциясын қолданатын интерферометр – нақты өлшемдер жасауға арналған құрал. Физикада нейтрон интерферометрі – нейтрондарды дифракциялай алатын интерферометр, ол нейтрондардың толқындық қасиеттерін және басқа да осыған байланысты құбылыстарды зерттеуге мүмкіндік береді.

Интерферометрия

Интерферометрия объектінің толқындық табиғатына тікелей байланысты. Де Бройль өзінің докторлық диссертациясында көрсеткендей, бөлшектер, оның ішінде нейтрондар да толқындар сияқты мінез-құлық танытады (бұл дүние-бөлшектік екіжақтылық деп аталады, қазір кванттық механиканың жалпы аясында түсіндіріледі). Жеке интерферометрлік жолдардың толқындық функциялары когерентті түрде жасалады және қайта біріктіріледі, бұл дифракцияның динамикалық теориясын қолдануды талап етеді. Нейтрон интерферометрлері рентген сәулесі интерферометрлерінің аналогы болып табылады және термиялық нейтрондар сәулеленуімен байланысты шамаларды немесе артықшылықтарды зерттеу үшін пайдаланылады.

Қолданбалар

1975 жылы Вернер мен Оверхаузер гравитация салдарынан нейтрондық толқындардың кванттық фазалық ығысуын көрсетті. Интерферометр екі сәуле Жердің гравитациялық өрісінде әртүрлі биіктікте болатындай етіп бағытталды. Интерферометр әртүрлі үдеуге байланысты фазалық ығысуды анықтауға жеткілікті сезімталдыққа ие болды. Фазалық ығысу екі сәуле бойындағы уақыттың ырғуының айырмашылығынан туындайды.

Құрылыс

Рентгендік интерферометрлер сияқты, нейтрондық интерферометрлер де әдетте 10-30 немесе одан да көп сантиметр диаметрі және 20-60 см немесе одан да ұзын силицийдің бір үлкен кристаллынан жасалады. Қазіргі жартылай өткізгіш технологиясы үлкен, бір кристалды кремний шарларын оңай өсіруге мүмкіндік береді. Шар бір кристалл болғандықтан, оның ішіндегі атомдар бүкіл шар бойына нанометрдің немесе ангстремнің шағын бөліктерінің ішінде өте дәл реттелген. Интерферометр жасау үшін негіз арқылы мінсіз орналастырылған үш кремний кесіндісінен басқа барлық бөліктері алынып тасталады. (сурет) Нейтрондар бірінші кесіндіге түсіп, кристалдық тордан дифракция арқылы екі сәулеге бөлінеді. Екінші кесіндіде олар қайта дифракцияланып, екі сәуле үшінші кесіндіге жетеді. Үшінші кесіндіде сәулелер қайта бірігіп, интерферометрді аяқтайтын құрылымдық немесе бұзушы кедергі тудырады. Егер үш кесіндінің дәлдігі ангстрем деңгейінде болмаса, интерференцияның нәтижесі мағынасыз болар еді.

Суық нейтрондар

Нейтрон интерферометрінің алғашқы тәжірибелері 1980 жылдары өткізілді. Суық нейтрондармен тәжірибелер одан кейін ғана жүргізілді. Жақында ғана суық және ультрасуық нейтрондар үшін нейтрон интерферометрі жобаланып, сәтті іске қосылды. Бұл жағдайда нейтрондық оптикалық компоненттер үш тордан тұрады. Олар жасанды голографиялық жолмен, яғни фотонейтрон сындырушы полимерді жарық оптикалық екі толқындық интерференциялық орнату арқылы жарықтандыру арқылы жасалады. Мұндай тәжірибе үшін механикалық тұрақтылық және есептеу жылдамдығы маңызды. Сондықтан тиімді, жылулық және механикалық тұрақты оптикалық құрылғылар қажет.