Как поймать нейтрон в газовой камере экспресс

Когда нейтрон врезается в ядро, он может выбить из него кусок — альфа-частицу, то есть ядро гелия. Такие столкновения происходят в ядерных реакторах постоянно, но точно измерить их трудно: нейтрон не оставляет следа в обычном детекторе, а поймать его можно только по последствиям.

В этой работе физики наполнили камеру углекислым газом и пустили туда пучок нейтронов. Камера сама была и мишенью, и детектором: когда нейтрон попадал в ядро углерода или кислорода, выбитая альфа-частица ионизировала газ, и по этому следу восстанавливали угол и энергию. Такой подход называется активной мишенью.

Измерения провели на пучке нейтронов с энергией около 14 МэВ — это примерно в миллион раз больше энергии химической связи, но в тысячи раз меньше, чем у частиц в Большом адронном коллайдере. Сравнение с прежними данными показало хорошее согласие для углерода, но для кислорода-16 суммарное сечение оказалось заметно ниже оценок из библиотеки ENDF. Это значит, что прежние расчёты могли завышать скорость накопления гелия в материалах реактора.

Метод активной мишени позволил получить данные в широком диапазоне углов даже при слабом пучке — нейтронов было немного, но каждый второй оставлял полезный след. Такой приём пригодится для изучения других реакций, где нужна высокая точность.