Reflective Epithermal Neutron Optics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21876
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Shimizu Hirohiko 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (50249900)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 中性子光学 / 中性子反射光学 / 熱外中性子

Outline of Final Research Achievements

The total reflection of slow neutrons on material surfaces is widely applied to enhance the utilization efficacy of neutrons. The extension of the applicable energy range to higher energies enables the practical and efficient use of epithermal neutrons introduced by the stable operation of the spallation neutron sources. In this research, the specular neutron reflection on a multilayer neutron mirror has been observed using the low divergence neutron beam via neutron diffraction with Si crystal in the energy range between 77 meV and 695 meV. Consequently, the applicable energy range of neutron optics by the total reflection has been expanded to the near-epithermal region beyond 500meV.

Free Research Field

原子核素粒子物理学、中性子科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で近熱外中性子の全反射が実測されたことにより、中性子の物質表面における全反射が物質表面が完全な平面である限り、表面法線方向の中性子速度成分が物質固有の臨界速度に比べて小さい範囲において、入射中性子のエネルギーに依存せずに生じることが実証された。同時に、現在の精密機械加工の水準で問題なく近熱外反射光学を構成できることが実証され、熱外中性子を用いた中性子吸収による複合核過程を利用した基礎物理研究、熱外中性子非弾性散乱にによる物性物理あるいは化学研究における利用の拡大を図ることが可能となった。