「まるでお菓子屋にいる子供のようだった」というフレーズが、私の最近の訪問を説明するのに最適な表現かもしれません。 ハーウェル サイエンス アンド イノベーション キャンパス。 ロンドンから約 60 マイル西にあるオックスフォードシャーの牧歌的な田園地帯に位置するこの場所には、英国の国立研究所がいくつかあります。 科学技術施設評議会 (STFC)。 実際、私の仕事の最も楽しい部分の XNUMX つは、ハーウェルのような場所を訪れ、そこで働く優秀な人々と会話することです。

いくつかの研究室を見学しただけでなく、素粒子物理学者にもインタビューしました。 デイブ・ニューボールド、STFCの国立科学研究所事務局長です。 その幅広いインタビューは、次のエピソードで聞くことができます。 フィジックスワールドウィークリー ポッドキャスト。

しかしその前に、ハーウェルで見学した施設について一連のブログを書くつもりです。 まずはISISの中性子・ミュオン源で、私はそこで魅力的なツアーに参加させてもらいました。 フィリップキング, アリソン・オリバー & ラッセル・ユーイングス.

XNUMX つのターゲット

キング牧師は、ISISが中性子科学に使用される最初の破砕源であるだけでなく、XNUMXつの標的を使用する唯一の破砕源であるとすぐに指摘した。 破砕源とは何なのか疑問に思われるかもしれませんが、少し戻って、中性子線、さらにはミュオンがさまざまな科学で使用される理由を探ってみましょう。

ISISや他の中性子科学施設で生成される中性子はゆっくりと移動するため、液体や固体の隣接する原子間の距離と同等のドブロイ波長を持っています。 その結果、これらの中性子のビームは材料の構造の回折研究に使用できます。 同等の波長を持つ X 線とは異なり、中性子はほとんどの物質の奥まで到達できるため、バルク特性のより効果的なプローブとなります。

中性子はサンプル内の原子と衝突してエネルギーを交換することもできるため、物質の振動特性を調べることができます。 さらに、中性子は物質と磁気的に相互作用するため、磁気特性を調べることができます。

方向性減衰

ミュオンは何に役立つのでしょうか? ミュオンは磁気スピンを持つ亜原子粒子です。 ミューオンがサンプルに注入されると、ミューオンのスピンは材料の局所的な磁気特性の影響を受けます。 その後、ミューオンは陽電子に崩壊し、陽電子はミューオンのスピンを示す方向にサンプルから放出されます。 したがって、放出された陽電子を検出することにより、サンプルの磁気特性に関する情報が収集されます。

ISIS では、固体ターゲットに 800 MeV の陽子のパルスを照射することによって中性子とミュー粒子が生成され、陽子は施設の中心にあるシンクロトロン加速器によって生成されます。 SFTCによると、ISISでは年間約1200件の実験が行われている。 これらには英国および世界中から約 3000 人の研究者が参加しており、年間約 600 件の論文が出版されています。

ISIS のような中性子科学施設は私の心の中で特別な場所にあります。なぜなら、ずっと前、私が物理学の学部生だったとき、私は輝かしい夏をここで過ごしたからです。 チョークリバー研究所 – 1988 年にカナダ原子力エネルギー (AECL) によって運営されました。 オタワ川の岸辺、カナダの大自然の端に位置するチョーク川には、AECL の中性子および固体物理学部門の本拠地がありました。 この支部には世界で最も著名な中性子科学者の何人かが含まれていますが、私が最初に到着したときはそのことを知らなかったことを認めます。

その夏、私は科学的に大きな成果を上げたとは思えません。 しかし、私が幸運だったのは、グエルフ大学に戻った私の指導教官、中性子散乱のパイオニア、ピーター・エゲルスタッフが、チョーク・リバーのユニバーサル原子炉（NRU）中性子源で行われている他の研究の一部を手伝うことを許可してくれたからだ。

私の最も楽しい思い出には、欠陥を探すために中性子ビームの中で大きな工業用部品を回転させたり、生体膜を研究するために中性子がどのように使用されるかを学んだことが含まれます。 ハーウェルで私が発見したように、これらのことの両方、そしてそれ以上のことが今日ISISで行われています。

しかし、チョーク リバーで一番良かったのは、グループでのお茶/コーヒー休憩でした。この休憩には出席が義務付けられていました。 その夏、これらの休憩時間での熱い話題は、NRU のような原子炉源と比較した核破砕中性子源の相対的なメリットでした。 私たち学生に破砕のプロセスを丁寧に説明してもらったことを覚えています。そして、この用語が何かを削り取ることを意味する「スポール」という言葉に由来しているということは、今でも私の心に残っています。

ハーウェル訪問中に、チョーク・リバーでの夏の滞在のほんの数年前に、ISISが世界初の中性子科学の核破砕源として開設されたことを知りました。 1988 年までに ISIS からの最初の科学論文が出版され、世界の中性子コミュニティの関心を集めていたのではないかと思います。 それで、35 年が経ち、その後 ISIS を訪問した今、なぜあの夏のオタワ川のほとりでの破砕があれほどホットな話題になったのかが分かりました。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/neutrons-and-muons-isis-provides-both-for-a-wide-range-of-science/