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 manera 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 cantidades o beneficios relacionados con la radiación de neutrones térmicos .
En 1975, Werner y Overhauser demostraron cambios de fase cuánticos en ondas de materia de neutrones debido a la gravedad. El interferómetro fue orientado de manera que dos trayectorias se encuentren a diferentes alturas en el campo gravitacional de la Tierra. El interferómetro fue lo suficientemente sensible como para detectar el cambio de fase debido a diferentes aceleraciones. [1] El cambio de fase se origina a partir de diferencias de dilatación del tiempo a lo largo de los dos caminos. [2]
Al igual que los interferómetros de rayos X , los interferómetros de neutrones suelen estar fabricados a partir de un único cristal grande de silicio , a menudo de 10 a 30 centímetros o más de diámetro y de 20 a 60 cm o más de longitud. La moderna tecnología de semiconductores permite cultivar fácilmente grandes bolas de silicio monocristalino . Dado que la bola es un monocristal, los átomos de la bola están alineados con precisión, dentro de pequeñas fracciones de un nanómetro o un angstrom , en toda la bola. El interferómetro se crea eliminando todas menos tres rebanadas de silicio, 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 el segundo corte, se difractan nuevamente y dos haces continúan hasta el tercer corte. En el tercer corte, 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 la 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 puso en funcionamiento con éxito un interferómetro de neutrones para neutrones fríos y ultrafríos. [3] Los componentes ópticos de neutrones se componen en este caso de tres rejillas. Se producen artificialmente de forma holográfica , es decir, mediante un sistema de interferencia de dos ondas ópticas de luz que ilumina un polímero refractivo de fotoneutrones. La estabilidad mecánica y las tasas de conteo son cruciales para tal experimento. Por tanto, se necesitan dispositivos ópticos eficientes, térmica y mecánicamente estables. [4]