Нейтроны спиновое рассеяние

Изучение рассеяния нейтронов на свободном и молекулярном водороде. позволяет сделать важный вывод о спиновой зависимости ядерных сил. Нейтрон и -протон с параллельно направленными спинами взаимодействуют настолько сильно, что об- [c.46]

Именно это последнее обстоятельство выгодно отличает нейтроны от рентгеновских лучей, кванты которых несут энергию, огромную по сравнению с энергией фонона. Рассеяние называется упругим , если энергия рассеянного и падающего нейтронов одинаковы. Если же в процессе рассеяния происходит обмен энергией между нейтроном и решеткой, то такое рассеяние называется неупругим . Вследствие периодической структуры решетки нейтроны могут рассеиваться когерентно, интерферируя друг с другом такое когерентное рассеяние может быть как упругим, так и неупругим. С другой стороны, имеется большое количество факторов, нарушающих когерентность рассеяния нейтронов (например, беспорядочно распределенные различные изотопические или спиновые состояния ядер). Некогерентное рассеяние также может быть упругим и неупругим. [c.61]

С хорошей степенью точности упругое рассеяние низкоэнергетического нейтрона связанным ядром в определенном спиновом состоянии можно описать действительной амплитудой рассеяния а, которая имеет размерность длины [c.254]

Когерентное и некогерентное рассеяние. В соответствии с общими оптич. представлениями удобно выделять в сечении рассеяния медленных нейтронов нек-рым коллективом ядер когерентную и некогерентную сГд составляющие а = 05. -(- 0 5 . Упорядоченность в расположении ядер рассеивателя обусловливает постоянство фазовых соотношений между нейтронными волнами, рассеянными от разных ядер, и приводит к когерентному (интерференционному) рассеянию. Наличие же тех или иных элементов беспорядка в рассеивателе приводит к нерегулярным, случайным фазовым соотношениям, т. е. приводит к некогерептному рассеянию. Составляющая обусловлена двумя причинами 1) зависимостью ядерного взаимодействия от взаимной ориентации спинов нейтрона и ядра ( спиновая некогерентность ) реализация того или иного спинового состояния случайна в каждом столкновении (за исключением случая, когда нейтроны и ядра поляризованы), и т. к. рассеяние в разных спиновых состояниях различно, то тем самым вносится элемент беспорядка в процесс рассеяния [c.383]

Формула (70.6) получена в результате рассмотрения свойств дейтона, т. е. взаимодействия нейтрона и протона с одинаково направленными спинами (триплетное ЗрЕзаимодействие). Так как опыты по изучению п — р)-рассеяния проводились с непо-ляризованными пучками, в которых имеются нейтроны с различными направлениями опинов, то при построении правильной формулы типа (70. 6) необходимо учесть также взаимодействие нейтрона и протона с антипараллельными спинами (синглетное 5,0-взаимодействие). Общая формула с учетом различных спиновых состояний нейтрона и протона и статистических весов этих состояний [триплетное взаимодействие имеет в (2/-Ь 1) = [c.503]

Поскольку рассеяние тепловых нейтронов вообще не зависит явно от атомного номера исследуемого вещества, то с помощью дифракции нейтронов легко выявляется различие атомов с близкими. Z (например, при исследовании упорядочения атомов Fe и Со в системе Fe — Со), что трудно сделать рентгенографически и электронографически. При использовании дифракции нейтронов возможно изучение изотопических (часто рассеивающие способности изотопов одного и того же элемента значительно различаются) и спиновых различий атомов, входящих в решетку, причем такие различия не замечают ни рентгеновские лучи, ни электроны. В то же время при дифракции нейтронов могут оказаться неразличимыми (имеющими приблизительно равную амплитуду рассеяния) совершенно разные атомы. Так как легкие вещества рассеивают нейтроны также эффективно, как и тяжелые, то с помощью нейтронографии успешно проводят изучение кристаллической структуры веществ, в состав которых входят одновременно атомы легких и тяжелых элементов (атомы водорода в гидриде циркония, углерода в аустените), а также структур из легких элементов (льда, гидрида натрия, дейтерита натрия, графита). Такие структуры нельзя исследовать с помощью рентгеновских лучей и затруднительно с помощью электронов нз-за незначительного рассеяния их легкими элементами. [c.37]

Посмотрим теперь, что нового могут дать опыты по высоким энергиям в отношении зависимости ядерных сил от спинов. Как мы видели в 3, п. 2, уже в опытах при низких энергиях удалось установить, что взаимодействие нейтрон — протон различно при параллельных (триплетное состояние) и антипараллельных (син-глетное состояние) спинах этих частиц. Однако эта информация была получена лишь благодаря тому, что вид зависимости сечения от энергии оказалось возможным рассчитать теоретически, а не путем раздельных измерений рассеяния в различных спиновых состояниях. [c.185]

Рассеяние нейтронной волны на одиночном ядре описывается с помощью т. н, амплитуды рассеяния Ь, имеющей смысл амплитуды сферич. волны, испускаемой ядром, если на него падает плоская возбуждающая волна единичной амплитуды. Амплитуда рассеяния зависит от массового числа ядра А, его заряда2, а также от относит, ориентации спинов нейтрона и ядра. Поэтому сумма сферич. волн, рассеянных ансамблем нетождеств. ядер, состоит из слагаемых с разл. амплитудами. В Н. с. важна усреднённая амплитуда (Ь), наз. когерентной амплитудой рассеяния. Усреднение амплитуд проводится по спиновым состояниям, изотопному и химическому составу ансамбля ядер, эквивалентных в структурном отношении. Среднеквадратичная флуктуация (Ь ) — (6) определяет интенсивность некогерентного рассеяния. Интенсивность когерентного рассеяния — дифракции нейтронов зависит от атомной структуры вещества, тогда как интенсивность некогерентного рассеяния к структуре нечувствительна. [c.284]

Прнмененве. П. в. используются в ядерной физике для изучения спиновой зависимости нейтронных сечений, измерения амплитуд когерентного и некого рент- ВОГО рассеяний нейтронов (см. Нейтронография структурная), а также для исследования таких фундам., проблем, как несохранение пространственной чётности в ядерных реакциях, поиск нарушения временной ив-. вариантности, определение угл. корреляций в бета-распаде свободных нейтронов, поиске электрич. заряда и электрич. дипольного момента нейтрона и т. д, В фш зике твёрдого тела П. н. позволяют изучать магн. структуры, конфигурации неспаренных электронов t (спиновую плотность) в магнетиках (см. Магнитная е нейтронография), измерять магн. моменты отд. компа- нентов в сплавах, исследовать кинетику фазовых пе- реходов, ядерных релаксац. процессов, миграцию спи- ( нового возбуждения, в т, ч. в неупорядоченных спино-1 вых системах, идентифицировать короткоживущие де-1 фекты в кристаллах, исследовать спиновые волны в i магнетиках и т. д. [c.72]

Нейтрон обладает дипольным магн. моментом, к-рый вызывает рассеяние на атомарных электронах. Появление дополнит, дифракц. максимумов у кристаллов при понижении темп-ры ниже точки Кюри позволяет исследовать магн. структуру и динамику кристаллов — распределение спиновой плотности, магноиный спектр (см. Магнитная нейтронография). [c.273]

С. д. в магнитоупорядоченных веществах, теоретически рассмотренная Л. Ван Ховои (L. Van Hove, 1954) и П. Ж, де Шеном (Р. G. de Gennes, 1958) и наблюдавшаяся экспериментально с по.мощью магн, рассеяния нейтронов, является, как и в парамагнетиках, одним из механизмов, определяющих динамику спиновой плотности S(t,t) или намагниченности M(r,i). [c.632]

Ниже критич. темп-ры Т , (наир., Кюри точка для ферромагнетика или Нееля точки для антиферромагнетика) динамика намагниченности носит преимущественно не диффузионный, а волновой характер (см. Спиновые волны). Однако в условиях сильного затухания и малого времени жизни магпонов (Т близко к Т ) волновая динамика намагниченности сменяется диффузионной, что проявляется, в частности, в виде т. н. центрального (квазиупругого) пика в сечении критнч, магн, рассеяния нейтронов. Выше критич. темп-ры С. д. становится основным механизмом пространственного выравнивания неоднородной намагниченности. Особенности С. д. в парамагнитной области (Т > Г ) магнитоупорядоченных веществ по сравнению со С. д. в обычных парамагнетиках проявляется в критическом замедлении (аномальное возрастание вблизи времён магнитной релаксации). Аналогичными свойствами обладают н др. кинетич. и резонансные характеристики (напр., затухание ультразвука в магнетиках, ширина линии ЭПР и др.). [c.632]

Характерными признаками магнитного фазового перехода в состояние С. с. в пост. внеш. магн. иоле Н являются возникновение при T>Tf и малых Я намагниченности m и её рост при понижении темп-ры вплоть до Г/ наличие при Г = Tf резкого излома (быстро сглаживающегося с ростом Н) статнч. магн. восприимчивости X = дМ)дН (рис.), линейный ход магн. составляющей теплоёмкости С при низких Т и отсутствие особенности С при Т = Tf отсутствие брэгговских пиков в магнитном рассеянии нейтронов, критич. аамедлепие спиновой диффузии и др. При наблюдении перехода в фазу С. с. в переменном внеш. магн. поле с частотой со обнаруживается ряд необычных для др. магн. фаз явлений частотная зависимость (дисперсия) темп-ры замерзания Т , появление мнимой части динамич. вос-цриимчивости наличие долговременной (лога- [c.634]

Рис. 4. Спектр спиновых волн ферромагнитного кобальтового сплава (92% Со, 8% Ре), полученных с помощью кеупругого рассеяния нейтронов.

Из данных малоуглового рассеяния нейтронов можно было заключить, что близкодействуюш ее упорядочение спинов наблюдается и в парамагнитной области. Например, у железа найдены атомные агрегации размером 10 А ( 45 атомов), сохраняющие спиновую корреляцию при температурах на 80° С выше Гк- Более того, как показывают результаты диффузного рассеяния нейтронов, при нагревании железа до 1000° С парамагнитный момент оказывается равным [c.251]

Мы будем рассматривать нейтрон и кристаллическую решётку как одну квантовомеханическую систему, состояние которой характеризуется заданием импульса нейтрона р, его спинового магнитного квантового числа и, квантовых чисел гц всех осщ1лляторов, описывающих тепловые колебания решётки, и магнитных квантовых чисел ядер щ ji)-Рассеяние нейтронов можно рассматривать как переход системы из состояния [c.370]

Рис. 30.9 Спектр спиновых волн в MnFz при Т = 4,2°К [31]. Дисперсионные кривые определены из неупругого рассеяния нейтронов для двух направлений волнового вектора q — [001] н О —[100].

Когерентное рассеяние нейтронов. В сечении рассеяния нейтронов с энергиями < 0,1 эв принято выделять когерентную и некогерентную а ек части. Упорядоченное расположение ядер рассеивателя приводит к постоянству фазовых соотношений рассеянных от разных ядер нейтронных волн, т. е. приводит к когерентному (интерференционному) рассеянию. Случайное положение спинов нейтронов и рассеивающих ядер, а также хаотическое расположение изотопов в атомах рассеивателя приводят к спиновой и изотопической некогерентным составляющим в о ек- Когерентная и некогерентная составляющие сечения характеризуются своими амплитудами рассеяния 6 и бнек [c.928]

В последнее время применяются болео прямые методы определения законов дисперсии квазичастиц. Это — изучение неунругого рассеяни.я нейтронов иа ква шчастицах (фононах и спиновых волнах) и электромагнитное возбуждение квазичастиц (спиновых воли). [c.430]

Наилучшей способностью к спиновому разделению нейтронов обладают ферромагнитные вещества, в к-рых магнитное рассеяние нейтронов является когерентным процессом. Поляризованные пучки медленных нейтронов впервые получили, пропуская нейтроны через намагнич. ферромагнетик [3]. В основе этого метода лежит интерференция ядерного и магнитного рассеяний. Сечения рас сеяния нейтронов в намагнич. ферромагнетике различны для двух спн- [c.146]

Точка Кюри и обменный интеграл (543). Температурная зависимость намагниченности насыщения (548). Намагниченность пасыщенпя при абсолютном нуле (551). Спиновые волиы (554). Квантонание спиновых волн (557). Тепловое возбуждение магнонов (559). Упругое и неупругое рассеяние нейтронов (560). [c.543]

Спожность в изучении когерентного рассеяния медленных нейтронов возникает в связи с тем, что не все ядра в данном материале рассеивают одинаковым образом. Ясно, что ядра различных элементов будут рассеивать по-разному, так же как и различные изотопы данного элемента. Кроме того, если ядро имеет спин, то рассеяние будет зависеть от того, в каком спиновом состоянии находится система нейтрон — ядро 1 + 1/2 или 1 —1/2. [c.254]

Чтобы описать когерентное рассеяние на ядрах изотопа, имеющего спин I, необходимо использовать среднюю амплитуду рассеяния. Если а+— амплитуда рассеяния в спиновом состоянии системы нейтрон — ядро с суммарным спилом / + 1/2 и вероятностью (/ + 1)/(2/+ 1), а а — амплитуда рассеяння в спиновом состоянии со спином I — 1/2 и вероятностью 7/(2/ + 1). то средняя амплитуда рассеяния, называемая амплитудой когерентного рассеяния имеет вид [c.254]

Изучение сечений наиболее важных замедляющих материалов показывает, что в пределах экспериментальных погрешностей рассеяние нейтронов на бериллии, углероде и кислороде оказывается полностью когерентным. Следует ожидать, что для двух последних элементов преобладающие изотопы углерод-12 и кислород-16 имеют ядерный спин, равный нулю. Рассеяние нейтронов дейтерием в основном когерентное (а ог = 5,4 барн н Oj, — 7,6 барн), в то время как рассеяние водородом почти полностью некогерентное (Oj-op = 1,8 барн и Oj, = 81,5 барн). Приведенные выше значения относятся к ядрам с произвольно ориентированными спинами. Некогерентность рассеяния водородом является следствием сильной спиновой зависимости нейтрон-протон-ных сил. Интересно отметить, что этой зависимостью частично определяется наблюдающееся различие в когерентном рассеянии нейтронов молекулами ортоводорода с параллельными спинами ядер и параводорода с антипараллель-ными спинами ядер [81. [c.255]

Как упоминалось выше, упругое магнитное рассеяние нейтронов позволяет установить магнитную структуру, подобно тому как упругое немагнитное рассеяние нейтронов позволяет определить пространственное расположение ионов. Аналогия распространяется и на случай неупругого рассеяния. Неупругое магнитное рассеяние нейтронов выявляет спектр спиновых волн, подобно тому как немагнитное неупругое рассеяние нейтронов позволяет найти фононный спектр. Таким образом, существуют односпинволновые пики в магнитной части [c.322]

Фиг. 33.9. Характерные спектры спиновых волн, полученные при неупругоы рассеянии нейтронов в ферромагнетике (а) и в антиферромагнетике (б), а — спин-волновой спектр для трех кристаллографических направлений в сплаве кобальта с железом, содержащем 8% железа [20], Кривая, как и следует ожидать в случае ферромагнетика, представляет собой параболу. При д = О имеется щель, обусловленная анизотропией (см. задачу 5), б — спин-волновой спектр для двух кристаллографических направлений в МпРг [21], Зависимость линейна при малых д, что характерно для антиферромагнетика. Здесь также имеется обусловленная анизотропией

Поскольку для очень медленных нейтронов (около 0,002 эВ) длина волны много больше расстояния между протонами в молекуле (примерно 0,75 А = 0,75 10 м), рассеяние обоими протонами будет когерентным, причем (в случае существования спиновой зависимости ядерных сил) интерферен-щюнный эффект должен быть различен для орто- и параводорода. [c.42]

Смотреть страницы где упоминается термин Нейтроны спиновое рассеяние : [c.97] [c.382] [c.505] [c.44] [c.113] [c.670] [c.94] [c.343] [c.345] [c.71] [c.71] [c.72] [c.71] [c.383] [c.383] [c.385] [c.146] [c.147] [c.147] [c.529] [c.841] [c.419] [c.323] [c.400]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...