Un obús de neutrones es una fuente de neutrones que emite neutrones en una sola dirección. En la década de 1930 se descubrió que la radiación alfa que incide sobre el núcleo de berilio liberaba neutrones . La alta velocidad del alfa es suficiente para superar la barrera de Coulomb relativamente baja del núcleo de berilio, la fuerza repulsiva debida a la carga positiva del núcleo, que contiene sólo cuatro protones, lo que permite la fusión de las dos partículas, liberando neutrones energéticos.
En 1930, Walther Bothe y Herbert Becker en Alemania descubrieron que las partículas alfa que chocaban con elementos ligeros como el berilio , el boro o el litio liberaban una radiación altamente penetrante, que al principio se creyó que era radiación gamma , aunque era más penetrante que cualquier rayo gamma conocido. La siguiente contribución importante fue reportada en 1932 por Irène Joliot-Curie y Frédéric Joliot en París , quienes demostraron que si esta radiación desconocida caía sobre cera de parafina o cualquier otro compuesto que contenía hidrógeno , expulsaba protones de muy alta energía. Finalmente, en 1932 el físico James Chadwick en Inglaterra realizó una serie de experimentos que demostraron que la hipótesis de los rayos gamma era insostenible y sugirió que la nueva radiación estaba formada por partículas sin carga de aproximadamente la masa del protón. Realizó una serie de experimentos para verificar esto, estas partículas descargadas finalmente fueron llamadas "neutrones", y a Chadwick se le atribuye este descubrimiento.
Cualquier radioisótopo emisor alfa será suficiente, pero normalmente se elige un emisor alfa de alta actividad específica . Históricamente se utilizaron una variedad de isótopos como el radio ( Ra-226 ), pero en los tiempos modernos los isótopos transuránicos Am-241 y Pu-239 se utilizan casi exclusivamente en fuentes de neutrones AmBe y PuBe, respectivamente. [1] El emisor alfa y el berilio se pulverizan y se mezclan en estrecho contacto íntimo para garantizar un alto porcentaje de núcleos del emisor alfa y del berilio en estrecho contacto, ya que la partícula alfa tiene un alcance muy corto a través del material y perdería energía. evitando la reacción si está lo suficientemente lejos. Luego, esta mezcla de material se empaqueta en un soporte adecuado con protección contra la radiación , con un extremo abierto para permitir que los neutrones se disparen en la dirección del extremo abierto, actuando así como un obús . [2] [3] [4]
Otto Hahn , Fritz Strassman y Lise Meitner utilizaron obuses de neutrones en 1938 para bombardear núcleos de uranio con neutrones con la esperanza de producir elementos transuránicos . Para su sorpresa, encontraron residuos de bario , una clara indicación de que, en cambio, habían fisionado núcleos de uranio. Este descubrimiento condujo al desarrollo del primer reactor nuclear en 1942 y, finalmente, a armas nucleares en 1945.