Поляризованные нейтроны
Поляризо́ванные нейтро́ны, нейтроны, спин которых направлен преимущественно вдоль некоторого направления, называемого осью поляризации . Так как величина спина нейтрона равна (в единицах постоянной Планка ), проекция спина на ось принимает значения или . Для поляризованных нейтронов населённости состояний с проекциями различаются для двух значений . Поляризация таких нейтронов описывается вектором , направленным вдоль оси : , причём .
Поскольку неполяризованные нейтроны представляют собой смесь нейтронов, поляризованных вдоль () и против () произвольной оси , все способы получения поляризованных нейтронов сводятся к пространственному разделению составляющих этой смеси. Часть этих способов основана на том, что нейтрон обладает магнитным моментом, направленным против спина. Например, в методе Штерна – Герлаха разделение происходит за счёт того, что на нейтроны, имеющие поляризацию вдоль и против направления неоднородного магнитного поля, действуют силы, направленные в противоположные стороны. Ныне используются более эффективные способы поляризации нейтронов: брэгговское отражение от ферромагнитных кристаллов, отражение от намагниченных зеркал, пропускание пучка нейтронов через поляризованные ядерные мишени. Эти же методы применяются и для измерения поляризации нейтронов.
Так как нейтрон обладает магнитным моментом, для управления поляризацией нейтронов широко используются магнитные поля, а сами поляризованные нейтроны являются чувствительным инструментом исследования магнитных свойств вещества. Пропускание пучка поляризованных нейтронов через материалы позволяет получить сведения о структуре последних: исследование упругого и неупругого рассеяния поляризованных нейтронов, проходящих сквозь материал или отражающихся от его поверхности, является важным источником сведений о масштабах магнитных неоднородностей, спектрах магнитных возбуждений, поляризации ядерных спинов.
В ядерных реакциях, индуцированных поляризованными нейтронами, исследуются спин-угловые корреляции с целью изучения спинов и чётностей ядерных уровней, структурных особенностей ядерных процессов, спиновой зависимости ядерных сил, свойств слабого взаимодействия (в том числе связанных с нарушениями фундаментальных симметрий относительно пространственного отражения и обращения времени). Поляризованные нейтроны используются также для исследования свойств самого нейтрона как элементарной частицы: для изучения спин-угловых корреляций при его распаде и для поиска электрического дипольного момента нейтрона.