En física , un interferómetro de neutrones es un interferómetro capaz de difractar neutrones , lo que permite explorar la naturaleza ondulatoria de los neutrones y otros fenómenos relacionados.
La interferometría depende inherentemente de la naturaleza ondulatoria del objeto. Como señaló de Broglie en su tesis doctoral, las partículas, incluidos los neutrones , pueden comportarse como ondas (la llamada dualidad onda-partícula , ahora explicada en el marco general de la mecánica cuántica ). Las funciones de onda de las trayectorias individuales del interferómetro se crean y recombinan de forma coherente, lo que requiere la aplicación de la teoría dinámica de la difracción . Los interferómetros de neutrones son la contraparte de los interferómetros de rayos X y se utilizan para estudiar las cantidades o los beneficios relacionados con la radiación de neutrones térmicos .
En 1975, Werner y Overhauser demostraron que los cambios de fase en las ondas de materia de neutrones se debían a la gravedad. El interferómetro estaba orientado de forma que las dos trayectorias estuvieran a diferentes alturas en el campo gravitatorio de la Tierra. El interferómetro era lo suficientemente sensible como para detectar el cambio de fase debido a la diferente aceleración. [1] El cambio de fase se origina a partir de las diferencias de dilatación temporal a lo largo de las dos trayectorias. [2]
Al igual que los interferómetros de rayos X , los interferómetros de neutrones suelen estar hechos de un único gran cristal de silicio , a menudo de 10 a 30 o más centímetros de diámetro y de 20 a 60 cm o más de longitud. La tecnología moderna de semiconductores permite que se puedan cultivar fácilmente grandes bolas de silicio monocristalino . Dado que la bola es un solo cristal, los átomos de la bola están alineados con precisión, con una precisión de fracciones de un nanómetro o un angstrom , sobre toda la bola. El interferómetro se crea eliminando todas las rebanadas de silicio menos tres, mantenidas en perfecta alineación por una base. (imagen) Los neutrones inciden en la primera rebanada, donde, por difracción de la red cristalina , se separan en dos haces. En la segunda rebanada, se difractan de nuevo, y dos haces continúan hasta la tercera rebanada. En la tercera rebanada, los haces se recombinan, interfiriendo de forma constructiva o destructiva, completando el interferómetro. Sin la alineación precisa, a nivel de angstrom, de los tres cortes, los resultados de interferencia no serían significativos.
Los primeros experimentos con interferómetros de neutrones se realizaron en la década de 1980. Los experimentos con neutrones fríos son más recientes. Recientemente se diseñó y se puso en funcionamiento con éxito un interferómetro de neutrones para neutrones fríos y ultrafríos. [3] Los componentes ópticos de neutrones en este caso comprenden tres rejillas. Se producen de forma holográfica artificial , es decir, mediante una configuración de interferencia de dos ondas ópticas de luz que ilumina un polímero refractario de fotoneutrones. La estabilidad mecánica y las tasas de conteo son cruciales para un experimento de este tipo. Por lo tanto, se necesitan dispositivos ópticos eficientes y térmica y mecánicamente estables. [4]