1. 냉중성자(冷中性子, cold neutron)
; 연구용 원자로에서 우라늄의 핵분열로 발생하는 중성자는 처음에는 평균 2 MeV 정도의 높은 에너지를 갖는데 이들은 원자로내의 감속재(減速材, moderator; 하나로의 경우 상온보다 약간 높은 온도의 중수) 원자와 충돌하면서 감속재와 같은 온도를 갖는 열적 평형상태에 도달한다.
이 과정에서 중성자는 2 MeV보다 1억분의 1 정도 낮은 25 meV의 에너지를 갖는 열중성자로 변하게 된다. 이때 원자로 내에 극저온의 감속재(하나로의 경우 영하 250도의 액체 수소)를 설치하면 이 감속재를 통과한 열중성자들은 더욱 에너지가 차가워지게 되는데 이를 차가운 중성자, 즉 냉중성자라고 부른다.
2. 냉중성자의 나노기술 응용
; 보다 낮은 에너지 상태가 된 냉중성자는 파장이 대략 4～20 Å(옹스트롬) 정도가 된다. 이들 파장이 바로 나노(1 nm=10 Å) 영역에 해당한다. 우리 주변의 물체 길이나 움직임을 재려고 하면 비슷한 크기의 자가 필요하듯 나노 크기의 연구에서도 그에 맞는 자가 필요한 데 바로 냉중성자의 파장이 나노 영역 연구에 유용한 ‘자’가 되는 것이다.
3. 열중성자와 냉중성자 연구의 차이
- 냉중성자원은 원자로에서 생성된 열중성자를 액체 수소로 냉각해 4~20 Å 정도의 긴 파장을 갖는 중성자(0.1~10 meV 에너지)를 주된 분포로 갖는 냉중성자 스펙트럼을 생산하는 장치이며, 냉중성자빔 이용기술은 냉중성자와 물질과의 상호작용에 의한 산란/회절 현상을 이용하여 재료의 물성을 연구하는 기술이다.
- 반면 열중성자는 주로 물질의 원자영역 측정도구로 이용되고 있다. 물질에서 핵과 산란하는 고유 특성에 따라 원자수준에서 물질의 구조와 운동, 특히 응집물질의 특성연구에 이용된다.
- 냉중성자는 중성자 이용 연구를 원자 영역에서 나노 영역으로 확장하는 역할을 한다. 냉중성자는 열중성자에 비해 긴 파장과 낮은 에너지를 가짐으로써 나노 크...