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干涉仪中子科学的应用领域

    干涉仪是中子科学领域的一个专业。在科学家能够用中子束探测物体的内部之前,必须先掌握一些关于中子如何从物体的原子结构中反弹的基本细节。其中一个细节是物质的折射率,这个数字表明它能将光束从其行进方向上弯曲多少。(水会把光线折射到一个相关的时尚领域——这就是为什么你的胳膊会在你把它泡在游泳池里的时候会弯曲。)中子干涉法是获得这一关键测量方法的最佳途径。中子干涉法在基础物理学中也有其他用途,例如精确测量重力常数。它足够敏感,可以探测到物体的引力如何使中子偏离,就像地球吸引飞球一样(反之亦然)。但中子法的致命弱点是它的运行速度有多慢。为了将中子聚焦在材料的样本上,干涉仪需要一种精确尺寸的晶体,从一大块昂贵的高质量硅材料中提取出来(其他的中子技术可以利用低质量的晶体)。

    不幸的是,对于干涉测量来说足够好的晶体也会阻挡大部分的中子,这意味着一束射线需要很长时间才能发送足够的中子,从而得到精确的折射率。其他的任务需要更长的时间。滑铁卢的德米特里·普希金说:中子源已经非常薄弱了,这需要一百年的时间才能得到一个很好的答案,比如引力常数的值等基本问题。这种新方法避开了这些问题,使用了三种薄硅光栅来聚焦中子而不是单个昂贵的晶体。在显微镜下,每个光栅的平面看起来就像一个梳着窄小的、紧密排列的牙齿的梳子。光栅不仅能让整个中子束通过它们——而不是通过晶体的中子流——它们具有可移动的关键优势。把光栅移动到一毫米的一小部分,这很轻微,但并不难。

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