Un verre qui voit les neutrons thermiques express

Original: "Performance and pulse shape discrimination of glass scintillator SG101 for neutron detection"
arXiv:2602.11597 · 2026-02-12 · CC BY 4.0 · 2 min
Le verre transparent SG101 capture les neutrons lents et les distingue clairement des rayons gamma et des neutrons rapides.

Les neutrons ne laissent aucune trace dans le verre ordinaire : ils le traversent comme la lumière à travers une vitre. Mais certains matériaux, lorsqu'ils rencontrent une particule, émettent un faible éclair. C'est le principe du scintillateur : une substance qui convertit un rayonnement invisible en lumière visible.

Le nouveau verre transparent SG101 est de ceux-là. Il est particulièrement sensible aux neutrons thermiques, ces particules lentes qui ont perdu de l'énergie et se déplacent à la vitesse des molécules d'air dans une pièce. Lors des essais avec une source de neutrons AmBe, le verre a capté ces particules et produit des éclairs enregistrés par l'électronique.

Pour distinguer le signal utile du bruit de fond, le SG101 a été couplé à des scintillateurs organiques EJ200 et EJ276. Le système obtenu classe le rayonnement : rayons gamma, neutrons rapides et neutrons thermiques. Pour la paire SG101+EJ200, la qualité de séparation entre les rayons gamma et les neutrons thermiques a atteint 3.81 sur l'échelle FOM (plus la valeur est élevée, plus la séparation est nette). Avec le EJ276, il a été possible de distinguer trois types de particules avec des valeurs de 3.46 et 2.21.

Le verre SG101 est transparent, ce qui signifie que les éclairs de lumière produits par les neutrons peuvent être collectés sur un grand volume, et non seulement à la surface. Un tel détecteur est plus facile à fabriquer en grande taille et à moindre coût.

Une analyse supplémentaire a montré que les événements où un neutron thermique arrive en même temps qu'un neutron rapide ou qu'un quantum gamma se produisent bien plus souvent que ce que le hasard laisserait attendre. Cela confirme que le détecteur voit réellement des processus physiques liés, et non du bruit.

Un tel matériau sera utile là où l'on doit savoir précisément combien de neutrons thermiques arrivent et quand. Par exemple, dans les réacteurs de recherche ou dans les systèmes de contrôle des matières nucléaires.

Les neutrons thermiques se déplacent à environ 2,2 km/s, soit cent fois plus lentement que les neutrons rapides issus d'une réaction nucléaire.

Scientifiques
Paul DiracEmilio Gino SegrèWilhelm WienWilliam HerschelChristian DopplerD. B. McLaughlin
Notions
détection de neutrinos par scintillateur scintillateur techniques de détection de neutrons