Ученые из США впервые заставили нейтроны двигаться по изогнутой траектории, хотя обычно они летят строго по прямой. Добились этого с помощью так называемого воздушного (Airy) луча. Раньше такое удавалось делать только с частицами света и электронов. Теперь то же самое произвели с нейтронами. Открытие крайне перспективно — теперь можно заглядывать внутрь сложных объектов и изучать материалы очень приближенно.
Нейтроны давно используют в науке, чтобы узнать, как устроены вещества на уровне атомов. Такие лучи помогают создавать прочные сплавы, эффективные лекарства и безопасные реакторы. Проблема в том, что направить нейтроны в нужную сторону очень трудно. У них нет электрического заряда, и они почти ни с чем не взаимодействуют, так что обычные линзы или магниты в этой ситуации не работают. Пучки Эйри — это особые типы волн, которые проявляются в оптике и физике, когда свет или другие их типы распространяются в пространстве. Они названы в честь английского математика и астронома Джорджа Бидделла Эйри.
Чтобы изменить поведение нейтронов, исследователи придумали особую пластинку из кремния. В ней есть миллионы микроотверстий, расположенных в строгом порядке. Когда через такую решетку проходит нейтронный поток, он превращается в странный луч, который умеет изгибаться, не расплываться по пути и даже восстанавливаться после столкновения с препятствиями. Это очень необычное поведение для нейтронов.
На разработку инновационной структуры ушли годы. Ученые перебрали тысячи вариантов, пока не нашли нужные размеры и форму. Но теперь, когда долгожданная схема готова, любой нейтронный луч можно превратить в изогнутый. Механизм полезен не только для фундаментальной науки. Например, такие лучи могут использоваться для анализа внутренностей аккумуляторов, сплавов, микрочипов и даже биомолекул — причем без вреда для образцов. Если обычный прямой поток идет «в лоб», то изогнутый может «обогнуть» объект и воздействовать на него с другого угла.
Одна из самых интересных выдвинутых сегодня идей — применять такие лучи для изучения так называемой хиральности. Явления, когда молекулы выглядят одинаково, но «левые» и «правые» версии работают по-разному. Изучение было бы важным для развития фармацевтики, где нужно точно подбирать форму препарата. Также нейтроны пригодятся в создании новых квантовых технологий. Пучки Эйри обещают человечеству множество открытий в медицине, энергетике и даже электронике будущего.
Ранее мы писали, как российский мегапроект NICA готовится стать конкурентом большого адронного коллайдера.
