Взаимодействие нейтронов с веществом

Свойства нейтронов различных энергий. Проходя сквозь вещество, нейтроны вызывают различные ядерные реакции и упруго рассеиваются на ядрах. Интенсивностью этих микроскопических процессов, в конечном счете, определяются все макроскопические свойства прохождения нейтронов через вещество, такие, как замедление, диффузия, поглощение и т. д. Так как нейтрон имеет нулевой электрический заряд, он практически не взаимодействует с электронами атомных оболочек. Поэтому атомные характеристики среды не играют никакой роли в распространении нейтронов в веществе. Это чисто ядерный процесс. Сечения различных нейтрон-ядерных реакций зависят от энергии нейтронов, сильно и нерегулярно изменяются от ядра к ядру при изменении или . Сечения взаимодействия нейтронов с ядрами в среднем растут по закону при уменьшении энергии нейтрона. По этому свойству нейтроны разделяются на две большие группы – медленныеи быстрые. Граница между этими группами не является строго определённой. Она лежит в области 1000 эВ. Заметим, что “медленность” медленных нейтронов весьма относительна. Даже нейтрон с энергией 0.025 эВ имеет скорость 2 км/сек. Медленные нейтроны принято подразделять на холодные, тепловые ирезонансные. Холодными называют нейтроны с энергиями ниже 0.025 эВ:

У холодных нейтронов очень сильно проявляются волновые свойства, т.к. длина волны холодного нейтрона намного больше междуатомных расстояний. Энергия определяет порядок энергий тепловыхнейтронов. В температурной шкале

где - постоянная Больцмана, для абсолютной температуры, соответствующей энергии тепловых нейтронов, получается значение , т.е. комнатная температура. Таким образом, энергия соответствует наиболее вероятной скорости нейтронов, находящихся в тепловом равновесии со средой при комнатной температуре. Нейтроны с энергиями от 0.5 эВ до 1 кэВ называют резонансными, потому что в этой области для средних и тяжёлых ядер полное нейтронное сечение велико и его зависимость от энергии представляет собой густой частокол резонансов.