Учебное пособие. — Санкт-Петербург: ПИЯФ РАН, 2004. — 334 с.
Пособие может быть полезно для студентов университетов,
специализирующихся в области физики ядра и элементарных частиц, а
также — в физике конденсированного состояния вещества. Основу
учебного пособия составили курсы лекций, прочитанные автором в
разное время в Санкт-Петербургском государственном и
государственном политехническом университетах, а также на Зимних
школах физики ПИЯФ.
Пособие посвящено широкому кругу физических явлений, которые можно изучать, используя нейтроны как объект исследования и как инструмент для исследований. Даются необходимые для дальнейшего понимания материала сведения из теории рассеяния нейтрона изолированным ядром. Подробно излагаются основы нейтронной оптики и дифракции нейтронов в совершенных кристаллах. В доступной для студентов старших курсов физических специальностей форме рассмотрены классические эффекты динамической дифракции (маятниковый эффект, эффект Бормана) и оптики (ядерный псевдомагнетизм), а также описан ряд новых явлений, таких как возникновение и воздействие сильных внутрикристаллических электрических полей на нейтрон, эффекты вращения спина и деполяризация нейтронов при дифракции в кристаллах без центра симметрии. Большое внимание уделено физической картине явлений. Рассмотрены вопросы, связанные с получением и применением ультрахолодных нейтронов в физике. Подробно изложена связь симметрий законов природы и законов сохранения. Рассказывается об истории создания теории β-распада, слабого взаимодействия и современной Стандартной модели, а также о ключевых экспериментах по наблюдению явлений, нарушающих P- и CP-инвариантности, а также по поиску нарушения T-инвариантности. Подробно рассмотрены нейтринные осцилляции, осцилляции странности и нейтрон-антинейтронные осцилляции. Затронуты вопросы, касающиеся барионной асимметрии Вселенной. Введение.
Открытие нейтрона.
О природе ядерных сил.
Пример. Излучение Вавилова–Черенкова.
Литература для дополнительного изучения.
Взаимодействие нейтронов с ядрами.
Рассеяние нейтрона изолированным ядром.
Дейтон и свойства ядерных сил.
Частица в сферической яме прямоугольной формы.
Резонансное рассеяние при наличии неглубокого уровня.
Несколько примеров упругого рассеяния.
Когерентное и некогерентное рассеяние.
Литература для дополнительного изучения.
Дифракция и нейтронная оптика.
Когерентное рассеяние нейтронов кристаллическим.
веществом.
Разложение потенциала кристалла по векторам обратной решетки.
Тепловые колебания атомов в решетке. Фактор Дебая–Уоллера.
Уравнения динамической теории дифракции.
Ультрахолодные нейтроны.
Применения явления зеркального отражения.
Нейтронные зеркала.
Ядерная прецессия спина.
Литература.
Симметрии и законы сохранения.
Инвариантность гамильтониана и интегралы движения.
Инвариантность относительно инверсии координат (зеркальная симметрия).
Четность и Р-инвариантность.
Важное следствие Р-инвариантности.
Изучение структуры слабых взаимодействий.
Инвариантность относительно обращения движения.
Нейтральный К-мезон. Осцилляции странности.
Литература.
Электромагнитное взаимодействие нейтрона.
Частица во внешнем магнитном поле.
Поиск электрического дипольного момента нейтрона.
Литература.
Нейтронная оптика и динамическая дифракция нейтронов в нецентросимметричных кристаллах.
Введение.
Ядерный и электрический потенциалы кристалла.
Разложение по векторам обратной решетки.
Интерференция ядерной и электромагнитной амплитуд рассеяния. Сильные электрические поля.
Нейтронная оптика в нецентросимметричном кристалле. Теория возмущений.
Двухволновая дифракция.
Эффекты, связанные с вращением спина S =1/2 при дифракции нейтрона в нецентросимметричном кристалле.
Измерение смещения маятниковой фазы при перевороте спина нейтрона.
Двухволновая дифракция. Общий случай.
Новые возможности поиска ЭДМ нейтрона дифракционным методом.
Дифракционный эксперимент Шалла и Натанса по измерению ЭДМ нейтрона.
Нейтронный интерферометр.
Литература.
Пособие посвящено широкому кругу физических явлений, которые можно изучать, используя нейтроны как объект исследования и как инструмент для исследований. Даются необходимые для дальнейшего понимания материала сведения из теории рассеяния нейтрона изолированным ядром. Подробно излагаются основы нейтронной оптики и дифракции нейтронов в совершенных кристаллах. В доступной для студентов старших курсов физических специальностей форме рассмотрены классические эффекты динамической дифракции (маятниковый эффект, эффект Бормана) и оптики (ядерный псевдомагнетизм), а также описан ряд новых явлений, таких как возникновение и воздействие сильных внутрикристаллических электрических полей на нейтрон, эффекты вращения спина и деполяризация нейтронов при дифракции в кристаллах без центра симметрии. Большое внимание уделено физической картине явлений. Рассмотрены вопросы, связанные с получением и применением ультрахолодных нейтронов в физике. Подробно изложена связь симметрий законов природы и законов сохранения. Рассказывается об истории создания теории β-распада, слабого взаимодействия и современной Стандартной модели, а также о ключевых экспериментах по наблюдению явлений, нарушающих P- и CP-инвариантности, а также по поиску нарушения T-инвариантности. Подробно рассмотрены нейтринные осцилляции, осцилляции странности и нейтрон-антинейтронные осцилляции. Затронуты вопросы, касающиеся барионной асимметрии Вселенной. Введение.
Открытие нейтрона.
О природе ядерных сил.
Пример. Излучение Вавилова–Черенкова.
Литература для дополнительного изучения.
Взаимодействие нейтронов с ядрами.
Рассеяние нейтрона изолированным ядром.
Дейтон и свойства ядерных сил.
Частица в сферической яме прямоугольной формы.
Резонансное рассеяние при наличии неглубокого уровня.
Несколько примеров упругого рассеяния.
Когерентное и некогерентное рассеяние.
Литература для дополнительного изучения.
Дифракция и нейтронная оптика.
Когерентное рассеяние нейтронов кристаллическим.
веществом.
Разложение потенциала кристалла по векторам обратной решетки.
Тепловые колебания атомов в решетке. Фактор Дебая–Уоллера.
Уравнения динамической теории дифракции.
Ультрахолодные нейтроны.
Применения явления зеркального отражения.
Нейтронные зеркала.
Ядерная прецессия спина.
Литература.
Симметрии и законы сохранения.
Инвариантность гамильтониана и интегралы движения.
Инвариантность относительно инверсии координат (зеркальная симметрия).
Четность и Р-инвариантность.
Важное следствие Р-инвариантности.
Изучение структуры слабых взаимодействий.
Инвариантность относительно обращения движения.
Нейтральный К-мезон. Осцилляции странности.
Литература.
Электромагнитное взаимодействие нейтрона.
Частица во внешнем магнитном поле.
Поиск электрического дипольного момента нейтрона.
Литература.
Нейтронная оптика и динамическая дифракция нейтронов в нецентросимметричных кристаллах.
Введение.
Ядерный и электрический потенциалы кристалла.
Разложение по векторам обратной решетки.
Интерференция ядерной и электромагнитной амплитуд рассеяния. Сильные электрические поля.
Нейтронная оптика в нецентросимметричном кристалле. Теория возмущений.
Двухволновая дифракция.
Эффекты, связанные с вращением спина S =1/2 при дифракции нейтрона в нецентросимметричном кристалле.
Измерение смещения маятниковой фазы при перевороте спина нейтрона.
Двухволновая дифракция. Общий случай.
Новые возможности поиска ЭДМ нейтрона дифракционным методом.
Дифракционный эксперимент Шалла и Натанса по измерению ЭДМ нейтрона.
Нейтронный интерферометр.
Литература.