Neutronenleiter

Für Neutronen als Teilchenwelle gilt das gleiche Gesetz für die Totalreflexion, wie für Licht. Die Neutronen bewegen sich dabei im Inneren eines Neutronenleiters im materiefreien Raum (Vakuum). Damit stellt sich die Frage, welches Medium für Neutronen "optisch dünner" als Vakuum ist. Die Forscher haben herausgefunden, dass ein Schichtsystem, bestehend aus möglichst vielen Einzelschichten mit alternierenden Streueigenschaften ("Streulänge") und abnehmender Dicke, dieses Medium darstellt.

Heutzutage können Neutronenspiegel, bestehend aus mehreren hundert Doppelschichten von Nickel-Titan, technisch realisiert werden. Der Grenzwinkel des Neutronenspiegels ist allerdings sehr viel kleiner als für die optische Glasfaser und hängt zudem von der Wellenlänge der Neutronen ab. Als Faustformel für den Grenzwinkel gilt 0,1° mal Wellenlänge der Neutronen in Nanometer, also für eine Wellenlänge von 0,5 nm etwa 0,05°. Dieser kleine Nutzbereich reduziert die Effizienz von Neutronenleitern gegenüber dem optischen Lichtleiter, erlaubt aber immerhin die Leitung von Neutronen über eine Entfernung von etwa 10 - 50 m.

Verbessert wird die Neutronenleitung durch Verwendung sogenannter Superspiegel, bei denen der Grenzwinkel einen Faktor m = 2 - 3 größer ist, als der des normalen Neutronenspiegels. Für Superspiegel werden Schichtmaterialien verwendet, bei denen sich die "Neutronenstreulänge" noch stärker unterscheidet. Benutzt werden z. B. Doppelschichtsysteme aus den isotopenreinen Materialien 58Ni und 62Ni. Die Herstellung solcher Schichtsysteme ist teurer und ihr Einsatz daher auf wenige Fälle beschränkt.

Neutronennachweis