中子可以穿过金属吗,中子照射金属会怎么样

首页 > 生活常识 > 作者:YD1662023-06-08 00:00:39

这是因为中子不带电,所以它对物质的穿透力非常强,而且它对生命体比如说木头里面含有的碳、氢、氧这些元素更敏感。

利用中子的这个特性,我们可以研究南北朝时期佛像塑造的一些工艺。

还有一些其他的例子,比如我们可以利用中子的穿透性了解恐龙化石的三维结构。

中子可以穿过金属吗,中子照射金属会怎么样(5)

上面这张图片是100多年前伦琴发现X射线时为他妻子的手拍的照片,圆环是戒指。因为戒指是金属做的,所以X射线透不过。

但是中子不一样,中子可以非常轻易地穿透金属。

比如含有水分的新鲜花朵,把它放在金属容器里,中子打过去,就能非常清楚地看到里面花的景象。

但是用X射线就会被金属的容器挡住。

所以这是中子相对于X射线的一些优点。刚才我说中子弹能够只伤害生命体,而不损害建筑,其实也是利用了中子的这一特点。

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从科学的角度来说,X射线是跟物质里的电子发生作用。

像金属元素,它周围的核外电子非常多,X射线跟它们发生反应的概率更大,所以它能够看到金属或人体的骨头。

我们去医院照X光片,骨头就能够被看得很清楚。

中子不带电,可以直接和原子核相互作用,它反而可以和人体中富含的碳、氢、氧这些元素更好地发生反应。

利用中子的这些特性,非常有利于我们研究生物相关的课题。

现在中子散射在各门学科都有应用,比如物理、化学、生物、材料方面。

我今天讲的给蛋白质拍电影就是在生物方面的应用,中子对碳、氢、氧看得更清楚。

我们都知道生命体是由很多蛋白质组成的,很多生物学家认为这些蛋白质的结构和功能是相关的。

所以生物学家需要给蛋白质拍照片。

但是因为蛋白质在不停地运动,而且运动的整个过程更能体现它的功能,所以给蛋白质拍电影是更重要的一个研究方向。

给蛋白质拍电影并没有那么容易。

蛋白质真实运动的时间尺度其实是非常快的,大概是10-12~10-9秒这样的量级,一般的摄像机或显微镜是拍不到的。

但是,我们利用中子散射可以看到蛋白质是怎样运动的。

微观世界的精密“尺子”

用中子散射怎么看蛋白质的运动呢?

如果让中子慢下来,它的波长与微观世界的原子和分子的尺度相当,可以作为一把观察微观世界的尺子对微观世界进行测量,看它到底发生了什么,以及物质是如何运动的。

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这张图是我给学生讲中子散射时常用的。

假如把中子看成老鼠,入射的中子打到奶酪——我们把它叫做样品,蛋白质等都可以作为样品。

中子经过样品以后发生散射,散射之后还是中子,它的能量和动量可能发生了变化,携带了样品的一些微结构信息,然后就被狗探测器探测到。

上面这个动画是大概的原理。

中子打在样品上面,经过样品里面的原子和分子的散射之后被探测器探测到。

基本原理非常简单,但是利用这个原理我们可以做很多有趣的实验。

如何获得中子

获得中子并不是一件简单的事。

因为中子在原子核里,要从原子核里面把它打出来并不是件容易的事。

这就是为什么并不是每一个学校都配备有中子源的原因,实际上全世界的中子源都不多。

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