Die Forschung mit Neutronen, auch bekannt als Neutronenphysik, ist ein Arbeitsgebiet der Physik, in dem Neutronenstrahlung aus einer radioaktiven Quelle, einem Forschungsreaktor oder einer Spallationsneutronenquelle eingesetzt wird, um z. B. Materialproben zu untersuchen.
Geschichte Die Geschichte der Neutronen reicht bis zur Entdeckung durch James Chadwick im Jahr 1932 zurück. Die Curies bestimmten bereits 1934 die Masse des Neutrons. Neutronen spielten in der Radiochemie ab diesem Zeitpunkt eine beitragende Rolle zur weiteren Erforschung der Atomkerne und Kernreaktionen (vgl. z. B. der Neutroneneinfang).
Erst ab 1942 (vgl. Chicago Pile) standen Kernreaktoren (zunächst Graphitmoderierte und bald auch Schwerwassermoderierte Kernreaktoren) mit einem kontinuierlichen Neutronenfluss zu Forschungszwecken zur Verfügung. Die ersten Forschungsreaktoren waren zugleich Materialtestreaktoren (MTR). Diese Geräte bzw. Instrumente der Kernphysik bzw. Kerntechnik haben die typischen Neutronenquellen im Labor ersetzt oder ergänzt, die zur Erforschung der Radioaktivität genutzt wurden. Zu diesen Quellen, die auf neutronenfreisetzende Kernreaktionen basieren, zählen Americium-Beryllium oder eine Californiumquelle uvm.
In Forschungseinrichtungen dienen Forschungsreaktoren als Neutronenquelle, sowie Teilchenbeschleuniger, die mittels Spallation-Targets Neutronen zu Forschungszwecken bereitstellen.
Teilgebiete
Die Forschung mit Neutronen umfasst insbesondere: Die Neutronenstreuung mit ihren zwei Untergebieten: Neutronenbeugung für Strukturuntersuchungen inelastische Neutronenstreuung als Spektroskopie Bildgebende Verfahren: Radiographie Tomographie Die Aktivierungsanalyse Prompte Gamma-Aktivierungsanalyse Der Neutronentransport als eigenständige Fachdisziplin im Rahmen der Reaktorphysik Neutronen als Teil des Kernspaltungsprozess, d. h. (prompte/thermische) Neutronen Neutronenforschung als Teil der Kerntechnik, z. B. Moderator, Neutronenreflektor uvm. Neutronengeneratoren als Technologie und Geräte
Forschungseinrichtungen
Bedeutende Forschungszentren für Neutronenstreuung sind:
Europa Institut Laue-Langevin (ILL) in Grenoble (gegründet 1967, Reaktorbetrieb seit 1972) Laboratoire Léon Brillouin im Centre d’Etudes nucléaires de Saclay bei Paris Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz in Garching (Reaktorbetrieb seit 2004) Paul Scherrer Institut (PSI) in Villigen AG in der Schweiz (Spallationsquelle SINQ) Rutherford Appleton Laboratory (RAL) bei Oxford (Spallationsquelle ISIS) Budapest Neutron Center am Atomic Energy Research Institute in Budapest in Ungarn Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie in Berlin (Reaktor BER II, bis 2019) Forschungsreaktor Geesthacht am GKSS-Forschungszentrum (bis 2010) Forschungsreaktor Jülich II im Forschungszentrum Jülich bei Jülich (bis Mai 2006)
Nordamerika (Vereinigten Staaten und Kanada) National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg MD bei Washington DC High Flux Isotope Reactor (HFIR) und die Spallation Neutron Source (SNS) am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) nahe Knoxville, Tennessee High Flux Beam Reactor und der Brookhaven Graphite Research Reactor am Brookhaven National Laboratory (BNL), historisch bedeutend, inzwischen beide stillgelegt Intense Pulsed Neutron Source am Argonne National Laboratory (ANL) in Argonne, Illinois (Spallationsquelle, Betrieb seit 1981) Lujan Neutron Scattering Center am Los Alamos National Laboratory (LANL) in Los Alamos, New Mexico (Spallationsquelle) Chalk River Laboratories (CRL), historisch bedeutend (vgl. auch Bertram Brockhouse)
Australien Die Australian Nuclear Science and Technology Organisation betrieb den historischen Reaktor HIFAR und brachte 2007 eine der modernsten Neutronenstreueinrichtungen Open Pool Australian Lightwater Reactor (OPAL) in Betrieb
Russland der gepulste Reaktor IBR-2 am Frank Laboratory of Neutron Physics, Vereinigtes Institut für Kernforschung in Dubna bei Moskau (Reaktorbetrieb seit 1984) der WWR-M-Reaktor am Petersburg Nuclear Physics Institute in Gatchina bei St. Petersburg (Reaktorbetrieb seit 1959, immer wieder erneuert) Organisationen In Deutschland existiert ein ständiges Komitee Forschung mit Neutronen, um die Forschung überregional zu koordinieren und zu fördern.
Siehe auch
Hochenergiephysik (HEP) National Nuclear Data Center (NNDC) Strahlungsquelle
Literatur
Das 1990 gegründete Fachjournal Neutron News
Kategorie:Physikalisches Analyseverfahren Kategorie:Neutronenstreuung
Einzelnachweise
Kategorie:Teilchenphysik Kategorie:Physikalisches Fachgebiet