Kernphysik - Grundlagen

Neben Laufzeitmethoden (Messung der Zeit, welche die Neutronen für eine bestimmte Strecke benötigen), kann die Neutronengeschwindigkeit und damit auch die Neutronenenergie ähnlich wie bei Gasteilchen mit einer sogenannten Choppermethode gemessen werden.
Die Neutronen können die (blaue) Walze aus neutronenabsorbierendem Material nur passieren, wenn sie sich auf ihrem Weg von der Quelle (grün) zum Detektor (rot) immer in der Nut aufhalten, die in die Oberfläche der Walze gefräst ist.
Sind der Eingangs- und der Ausgangsschlitz um den Winkel ϑ (Bogenmaß) gegeneinander versetzt und ist die Länge der mit der Winkelgeschwindigkeit ω rotierenden Walze l, so gilt für die Geschwindigkeit der passierenden Neutronen
\[v = \frac{{l \cdot \omega }}{\vartheta }\]

Die Wellenlänge und damit auch die Geschwindigkeit bzw. Energie der Neutronen kann man auch mit Hilfe der Bragg-"Reflexion" an einem Einkristall in Erfahrung bringen.

Nach Bragg gilt für die Wellenlänge von Neutronen, die von einem Einkristall mit dem Netzebenenabstand d unter dem Winkel ϑ "reflektiert" werden:
\[2 \cdot d \cdot \sin \left( \vartheta  \right) = k \cdot \lambda  \Leftrightarrow \lambda  = \frac{{2 \cdot d \cdot \sin \left( \vartheta  \right)}}{k}\]
Mit der Beziehung von de Broglie kann dann aus der Wellenlänge die Geschwindigkeit der Neutronen ermittelt werden:
\[\lambda  = \frac{h}{p} = \frac{h}{{{m_n} \cdot v}} \Leftrightarrow v = \frac{h}{{{m_n} \cdot \lambda }}\]