Neutronspinekhó

A neutronspinekhó vagy gyakori írásmóddal neutronspin-echo a szilárdtestfizikai anyagszerkezet-vizsgálatok ún. rugalmatlan neutronszórásos, neutronspektroszkópiai vizsgálati módszere. A nemzetközileg elismert eljárás elvi alapjait Mezei Ferenc (1942) magyar fizikus dolgozta ki és igazolta kísérletileg 1972-ben.

Feltalálása

A kísérleti fizikus Mezei fő kutatási területe az 1960-as évek végétől a nagy intenzitású neutron- és töltöttrészecske-nyalábok előállításának és alkalmazásának kérdései voltak. A ferromágneses ötvözeteken végzett rugalmatlan neutronszórási kísérleteinek, majd a polarizált neutronnyalábok analízisének eredményeként dolgozta ki a neutronspinekhó elvét, amelyet 1972-ben a csillebérci kutatóreaktorban kísérletileg is igazolt.

Jelentősége

A hagyományos rugalmatlan neutronszórásos vizsgálatok azon az elven alapulnak, hogy az anyagok belső atomi és szubatomi dinamikáját előidéző gerjesztések (pl. rácsrezgések, spinhullámok) hullámhossza és energiája a termikus neutronok hullámhosszával és energiájával közelítően azonos nagyságrendű. E felismerés alapján a vizsgált anyag energia-eloszlási függvényeinek, dinamikai folyamatainak vizsgálata az impulzusszerűen előállított és a vizsgált tárggyal ütköztetett neutronnyaláb repülési idejének diffrakciós, spektroszkópiás mérésével lehetséges. Miután azonban a szilárd anyagok atomi szintű dinamikája csak nagyságrendileg azonos a neutronokéval, e vizsgálati módszerekkel a bizonytalansági tényező nem küszöbölhető ki. A Mezei-féle neutronspinekhó elve pontosabb vizsgálatot tesz lehetővé azzal, hogy alkalmas a neutronszórásban részt vevő valamennyi részecske sebességének, sebességváltozásának és energiaszintjének nanoelektronvoltban történő polarizációs analízisére. Az elv alapja, hogy mágneses térben minden egyes neutron spinje a térre merőleges irányú és állandó szögsebességű processziós mozgást végez. A Mezei-féle elv gyakorlati megvalósításának érdekében jött létre a megállapodás az MTA Központi Fizikai Kutatóintézete és a nagy fluxusú neutronforrással rendelkező grenoble-i Laue–Langevin Intézet (ILL) együttműködéséről, amelynek keretében Mezei 1972 után – a magyar kormányzati szervek jóváhagyásával, Pál Lénárd és Rudolf Mössbauer támogatásával – a helyszínen irányította a fejlesztési munkálatokat. A neutronspinekhó elvén működő első berendezés, a háromtengelyű spektrométer (ún. Mezei-flipper) fejlesztésével 1978-ra készültek el. Alkalmazásával lehetővé vált az atommag szerkezetének és gerjesztett állapotának spektroszkópiai tanulmányozása, az atomok szilárdtestekben való mozgásának nyomon követése, a polimerek, biopolimerek, kolloidok, kondenzált, egydimenziós mágneses vagy szuprafolyékony anyagok, szupravezetők, folyadékkristályok, spinüvegek stb. anyagszerkezeti jellemzőinek, változásainak és fázisátalakulásainak vizsgálata.

Források

• Akadémiai tagajánlások – Mezei Ferenc. Magyar Tudomány, LXXXVIII. évf. 11–12. sz. (1981) 827–828. o.
• Magyarország a XX. században IV.: Tudomány – Műszaki és természettudományok. Főszerk. Kollega Tarsoly István. Szekszárd: Babits. 1999. 99. o.
• Rosta László: A neutronkutatások nyolcvan éve és mai társadalmi haszna. Magyar Tudomány, CLXXIV. évf. 4. sz. (2013) 488–497. o.

További információk

• Mezei Ferenc: Egy zarándok utazása. Fizikai Szemle, 11. sz. (1999) 390. o. arch Hozzáférés: 2015. november 29.
• J. L: Ereje teljében a neutron spin-echo technika. Magyar Tudomány, CLXVII. évf. 9. sz. (2006) 1158–1159. o.