Разработка исследовательских установок нейтронного рассеяния нового поколения

Нейтронное рассеяние прочно зарекомендовало себя как незаменимый метод исследования в физике конденсированного состояния вещества и междисциплинарных областях. Уникальная комбинация свойств тепловых нейтронов - отсутствие электрического заряда, наличие магнитного момента и характерные значения де-бройлевской длины волны - даёт возможность использовать их для изучения структуры вещества, природы магнитных явлений и динамики на атомарном и молекулярном масштабе. Пучки нейтронов для исследований можно получить только в реакциях деления или скалывания ядра, то есть, источником нейтронов может выступать либо ядерный реактор, либо ускоритель заряженных частиц, оборудованный мишенью скалывания. Исторически сложилась тенденция использовать один крупный высокопоточный источник сразу для нескольких десятков исследовательских установок. Такое развитие отрасли приводит к двум серьёзным недостаткам. Во-первых, нейтронные исследования оказываются локализованы в малочисленных крупных центрах и, как следствие, труднодоступны. Во-вторых, различные методы нейтронных исследований имеют кардинально разные требования к фазовым параметрам используемого пучка, таким как спектральный диапазон, фокусировка и частотно-временные характеристики. При размещении на одном источнике установок, реализующих разные экспериментальные методики, источник неизбежно будет иметь некоторые компромиссные параметры пучков, а значит, ни одна из установок не будет использовать потенциал источника максимально эффективно. В настоящее время в ведущих мировых научных центрах ведётся разработка так называемых компактных источников нейтронов. На таких источниках предполагается размещение небольшого числа (2-6) исследовательских установок, что позволяет оптимизировать всю оптическую схему эксперимента индивидуально для каждой установки, начиная со стадии формирования нейтронного пучка. Такие источники могут быть реализованы на ускорителях сравнительно низких энергий (до 13 МэВ), не требуют работы с делящимися материалами и не имеют радиоактивных отходов при эксплуатации. Это делает возможным создание в университетах и исследовательских институтах "домашних" лабораторий с установками нейтронного рассеяния, не уступающими в классе современным центрам, созданным на базе реакторов средней мощности. В рамках проекта предлагается рассчитать оптимальные оптические схемы установок, реализующих основные нейтронные методы исследования, для создания прототипа первого в России нейтронного источника компактного класса.