¿Qué es un haz de neutrones?
Un haz de neutrones es una corriente de neutrones, que son partículas subatómicas que no tienen carga eléctrica y se encuentran, junto con protones cargados positivamente, en los núcleos de todos los elementos químicos, excepto la forma más común de hidrógeno, que solo tiene un protón. Aunque los neutrones son estables en el núcleo, un neutrón libre decae en un protón, un electrón y otra partícula llamada antineutrino de electrones; Los neutrones aislados tienen una vida media de poco más de 10 minutos, lo que significa que después de este período, la mitad de los neutrones en una muestra dada habrán descomposición. Los neutrones libres son producidos por fisión nuclear, por ejemplo, en un reactor nuclear, y pueden generarse en aceleradores de partículas. Un haz de neutrones tiene muchas aplicaciones importantes en ciencia de materiales, medicina y seguridad.
Las vigas de neutrones normalmente se producen utilizando generadores de neutrones, que son aceleradores de partículas que disparan deuterio o iones de tritio en objetivos que contienen Deuterium, tritio o ambos. Deuterio y tritiUM son isótopos de hidrógeno que contienen uno y dos neutrones, respectivamente. La fusión de deuterio y tritio produce neutrones que pueden centrarse en un haz de neutrones. Los generadores de neutrones de este tipo pueden ser relativamente pequeños y portátiles.
Aunque la mayoría de las formas de radiación interactúan con las nubes de electrones que rodean los núcleos atómicos, neutrones, que son eléctricamente neutrales y no una forma de radiación electromagnética, interactúan solo con los núcleos, que son muy pequeños en relación con el átomo completo. Por lo tanto, un haz de neutrones es muy penetrante y puede mostrar las posiciones de los núcleos atómicos dentro de una muestra de material. A diferencia de los rayos X, los haces de neutrones pueden penetrar fácilmente en metales pesados como el plomo, pero también interactuarán con elementos de luz como el hidrógeno y el carbono. Según la teoría cuántica, todas las partículas subatómicas pueden comportarse como ondas, por lo que los neutrones tienen longitudes de onda. Esto permite un haz de neutronesser ajustado; Tanto la longitud de onda como la energía del haz se pueden ajustar para detectar materiales específicos.
Las propiedades especiales de los haces de neutrones han dado lugar a una amplia gama de aplicaciones, en particular como una técnica de imagen alternativa que puede emplearse en situaciones en las que los rayos X no son efectivos. Se pueden utilizar para examinar las estructuras internas de los materiales, como detectar grietas y cavidades en los componentes metálicos, y para determinar las estructuras atómicas y moleculares de los compuestos. Su capacidad para detectar elementos más ligeros pero pasar por otros más pesados permite que los haces de neutrones se usen para controles de seguridad. Pueden detectar explosivos ocultos o material radiactivo, por ejemplo. Los haces de neutrones también tienen aplicaciones médicas importantes, sobre todo en el tratamiento algunas formas de cáncer; La radioterapia de neutrones puede destruir tumores que son resistentes a los tratamientos de radioterapia convencionales.