Un neutrón puede pasar por un núcleo con una probabilidad determinada por la distancia de interacción nuclear, o ser absorbido o sufrir una dispersión que puede ser coherente o incoherente. [1] Los efectos de interferencia en la dispersión coherente se pueden calcular a través de la longitud de dispersión coherente de los neutrones, siendo proporcional a la amplitud de las ondas esféricas dispersas según la teoría de Huygens-Fresnel . Esta longitud de dispersión varía según el isótopo (y por elemento como la media aritmética ponderada sobre los isótopos constituyentes) de una manera que parece aleatoria, mientras que la longitud de dispersión de los rayos X es simplemente el producto del número atómico y la longitud de dispersión de Thomson , por lo que aumenta monótonamente con número atómico. [1] [2]
La longitud de dispersión puede ser positiva o negativa. La sección transversal de dispersión es igual al cuadrado de la longitud de dispersión multiplicado por 4π, [3] es decir, el área de un círculo con un radio dos veces la longitud de dispersión. En algunos casos, como ocurre con el titanio y el níquel, es posible mezclar isótopos de un elemento cuyas longitudes son de signos opuestos para dar una longitud de dispersión neta igual a cero, en cuyo caso no se producirá ninguna dispersión coherente , mientras que para el vanadio ya Los signos opuestos de las dos configuraciones de espín del único isótopo natural dan una casi cancelación. Sin embargo, los neutrones seguirán sufriendo una fuerte dispersión incoherente en estos materiales. [1]
Existe una gran diferencia en la longitud de dispersión entre el protio (-0,374) y el deuterio (0,667). Mediante el uso de agua pesada como disolvente y/o la deuteración selectiva de la molécula sondada (intercambiando el protio natural por deuterio), esta diferencia se puede aprovechar para obtener imágenes de la configuración del hidrógeno en la materia orgánica, lo cual es casi imposible con rayos X debido a su pequeña sensibilidad al electrón único del hidrógeno. [4] Por otro lado, los estudios de dispersión de neutrones de muestras que contienen hidrógeno a menudo sufren de la fuerte dispersión incoherente del hidrógeno natural.
Se encuentran disponibles datos más completos en el NIST [8] y el Atominstitut de Viena. [9]