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Mejorando el análisis y la detección de neutrones de alta energía

Las técnicas de dispersión de neutrones se usan ampliamente en áreas de investigación de la materia condensada como en las realizadas en la física del estado sólido, química, ciencia de los materiales, biología y polímeros. Un proyecto financiado por la Comisión Europea generó una mejoría significativa de la resolución energética de los neutrones de alta energía que puede contribuir a afinar aún más su análisis y detección.

Energía

Los neutrones son partículas atómicas elementales sin carga y masa casi igual a la de un protón. Cuando alcanzan altas energías, estas partículas actúan recíprocamente con los núcleos atómicos y sus características de dispersión constituyen una valiosa herramienta para estudios de investigación de la materia condensada. En particular, las fuentes pulsadas de neutrones ofrecen características espectrales distintivas, como anchura de las crestas de energía que incrementan la precisión de los estudios espectroscópicos de la materia condensada. Tradicionalmente, el método más eficaz de análisis de energía ha sido el que aprovecha la absorción mediante resonancia nuclear. Las láminas de uranio muestran una resonancia nuclear que absorbe fuertemente los neutrones en un estrecho rango de energía y la técnica de dispersión consiste en introducir y sacar cíclicamente la lámina del haz de neutrones dispersados. Por eso, se toman dos medidas, una con la lámina entre la muestra y el detector, y otra con la lámina retirada. La diferencia proporciona una medición de la intensidad de los neutrones dispersados a partir de la muestra con una energía final. Con el propósito de mejorar la resolución energética de los neutrones en el intervalo de energía de eV, este proyecto dio lugar a dos perfeccionamientos importantes del método tradicional. El primero consiste en el enfriamiento de la lámina de análisis de uranio ya que la resonancia del uranio a temperatura ambiente se ve ampliamente afectada por los movimientos térmicos, generando así resultados inexactos. El segundo implica el uso de la técnica de la doble diferencia que consiste en tomar tres mediciones, una sin lámina y las otras dos con láminas de uranio de diferentes espesores y transmisiones. De este modo se consigue un análisis de los datos más preciso con un factor de mejoría de la resolución derivada próximo al doble.

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