Cuando se habla de secciones transversales de neutrones, la literatura suele investigar casos aislados de Neutrón + Átomo. Aquí, la abundancia de hidrógeno domina los flujos de neutrones a través del material.
Me pregunto si la probabilidad de reflexión o captura de la radiación de neutrones cambia cuando el flujo penetra en un sistema de moléculas (orgánicas). Puedo imaginar dos efectos que reducen potencialmente la sección transversal de neutrones para el hidrógeno acotado:
La densa red de material orgánico (proteínas plegadas, etc., imagine un árbol grueso o una multitud de humanos) podría proteger sus átomos de hidrógeno para que no sean golpeados por neutrones. Suponiendo que el material orgánico sea mucho más denso (núcleos/volumen) que otros materiales como el suelo, las rocas.
Los neutrones no pueden transferir toda su energía al núcleo de hidrógeno cuando está ligado eléctricamente (p está ligado a su electrón, que está ligado a los electrones del sistema molecular, lo que introduce inercia en la capacidad de movimiento de los protones). Concluyendo que la capacidad de ralentizar los neutrones se reduce en comparación con el hidrógeno libre.
¿Es esto una completa tontería o podría haber una influencia medible en los flujos de neutrones cuando se usa (a) material no orgánico o (b) orgánico, que contiene la misma cantidad de hidrógeno?
Esencialmente no.
Al ser neutral, el neutrón interactúa con los electrones solo magnéticamente y las restricciones sobre los electrones unidos lo suprimen muy fuertemente. Entonces, para un neutrón, un átomo se parece principalmente a un núcleo sentado en el espacio.
Asimismo, se suprime fuertemente la interacción electromagnética del neutrón con el núcleo.
Eso deja la interacción nuclear fuerte que tiene un rango del orden de .
Ahora, compare el tamaño de los átomos ( ) con la de los núcleos ( ). Ahora observe que el área de la sección transversal es igual al cuadrado de esa razón.
El resultado es que incluso en una molécula muy grande y complicada como una proteína, los átomos "externos" proporcionan muy, muy poca protección para los "internos".
Desde una perspectiva energética, un neutrón libre ve un núcleo como un pozo cuadrado tridimensional con una profundidad de 5-10 MeV. La presencia o ausencia de oscilaciones térmicas de mili-eV o enlaces moleculares a escala de eV puede cambiar los detalles de la forma de ese pozo de potencial, pero en general el cambio es mucho menos importante que la incertidumbre en la energía o el momento del neutrón.
Hay algunas excepciones. La difracción de neutrones de un cristal es muy diferente de la dispersión de neutrones por un gas del mismo material; por las mismas razones, la difracción de neutrones a partir de hidrógeno u oxígeno sólidos sería muy diferente de la difracción de neutrones por hielo de agua. En algunos sistemas con muy baja densidad de estados (el más famoso, parahidrógeno), los neutrones muy fríos no tienen suficiente energía para excitar las transiciones moleculares y, por lo tanto, tienen una sección transversal de dispersión mucho más baja que los neutrones de mayor energía. Las secciones transversales de absorción, sin embargo, se tratan generalmente (y razonablemente) como si fueran completamente independientes del entorno del núcleo absorbente.
Supongo que es probable que un isómero nuclear (es decir, un estado excitado nuclear de larga duración) tenga una sección transversal de captura de neutrones diferente a la del estado fundamental del mismo núcleo.
http://www.ncnr.nist.gov/resources/activation/
La ejecución de los números sugiere que la composición, la densidad y la longitud de trayectoria representan observaciones del mundo real
http://www.sbfisica.org.br/bjp/files/v35_850.pdf
con una nota al pie
http://en.wikipedia.org/wiki/Small-angle_neutron_scattering
o dos, todas consistentes con que solo los núcleos son importantes para los neutrones calientes.
http://www.fys.ku.dk/~willend/Neutron1_4.pdf
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_form_factor#Magnetic_scattering
La dispersión de la red magnética de neutrones tiene bajas energías y descubre pequeñas notas al pie en especie, especialmente los factores de forma atómicos de las envolturas de electrones exteriores. Si desea experimentar, contraste C_nH_2n: polietileno de alta densidad d = 0,97 g/cm^3 versus polimetilpenteno TPX d = 0,83 g/cm^3.
C. Towne Springer