Neutron ultra-froid

En physique nucléaire, les neutrons ultra-froids représentent la partie du spectre des neutrons qui ont une énergie très faible, de l'ordre de 10−7 eV, équivalente à une température quelques mK. Leur principale propriété étant de se réfléchir sur certains matériaux, ce qui permet de les emprisonner pour les étudier, contrairement aux neutrons d'énergie plus importante qui passent à travers la matière[1]. Ils sont généralement abrégés en UCN, de l'anglais Ultra Cold Neutrons.

Histoire

Les neutrons ultra-froids ont été détectés pour la première fois en 1968, par un groupe de l'Institut unifié de recherches nucléaires mené par F. L. Shapiro[2].

Production

Les neutrons ultra-froids représentent une faible fraction des neutrons libres produits par un réacteur nucléaire. Pour augmenter leur part parmi les neutrons produits, et donc diminuer l'énergie de ces derniers, plusieurs méthodes existent[3] : le refroidissement des modérateurs[4],[5], utiliser le champ de pesanteur en guidant des neutrons vers le haut, utiliser une turbine[6],[7] pour que les neutrons y rebondissent en perdant de leur vitesse.

Expériences

La production et le stockage des neutrons ultra-froids sont principalement dédiés à l'étude des propriétés du neutron et de ses interactions élémentaires. Leur stockage a permis de déterminer certaines propriétés physiques du neutron avec une plus grande précision.

Notes et références
(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Ultracold neutrons » (voir la liste des auteurs).
  1. Protasov 2007, p. 1.
  2. Protasov 2007, p. 2.
  3. Protasov 2007, p. 5.
  4. R. Golub et J. M. Pendlebury, « The interaction of Ultra-Cold Neutrons (UCN) with liquid helium and a superthermal UCN source », Phys. Lett. A, vol. 62, no 5,‎ (DOI 10.1016/0375-9601(77)90434-0, lire en ligne)
  5. B. Lauss, « Startup of the high-intensity ultracold neutron source at the Paul Scherrer Institute », Hyperfine Interact., vol. 211, no 1,‎ (DOI 10.1007/s10751-012-0578-7, lire en ligne)
  6. A. Steyerl, H. Nagel, F.-X. Schreiber, K.-A. Steinhauser, R. Gähler, W. Gläser, P. Ageron, J. M. Astruc, W. Drexel, G. Gervais et W. Mampe, « A new source of cold and ultracold neutrons », Phys. Lett. A, vol. 116, no 7,‎ (DOI 10.1016/0375-9601(86)90587-6, lire en ligne)
  7. Stefan Döge, Jürgen Hingerl et Christoph Morkel, « Measured velocity spectra and neutron densities of the PF2 ultracold-neutron beam ports at the Institut Laue–Langevin », Nucl. Instrum. Meth. A, vol. 953,‎ (DOI 10.1016/j.nima.2019.163112, Bibcode 2020NIMPA.95363112D, arXiv 2001.04538, lire en ligne)

Voir aussi

Bibliographie
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