06/C288

Desarrollos en Técnicas Neutrónicas aplicadas a estudios en Materia Condensada.
Development of neutron techniques applied to structural and dynimic studies in condensed matter.

Director: DAWIDOWSKI, Javier
Correo Electrónico: javier@cab.cnea.gov.ar

Integrantes: BLOSTEIN, Juan Jerónimo; RODRIGUEZ PALOMINO, Luis Alberto; SCHNEEBELI, Máximo; D'AVANZO, Pablo; CAPARARO, Luis Jorge.

Resumen Técnico: Este proyecto, continuación del 06/C240, contempla desarrollos en diversos aspectos relacionados con el uso de técnicas neutrónicas utilizadas en el estudio de sistemas de interés tanto para la ciencia básica como aplicada. La actividad experimental prevista se realizará principalmente en el Centro Atómico Bariloche (CAB) empleando el acelerador lineal LINAC que es utilizado para la producción de neutrones en forma pulsada. Este proyecto está dedicado principalmente al desarrollo experimental de la técnica de dispersión inelástica profunda de neutrones (DINS), al estudio de diversas problemáticas relacionadas con el procesamiento de los datos experimentales obtenidos con dicha técnica. La técnica DINS tiene como principal objetivo obtener las distribuciones de impulsos de los átomos que componen la muestra, y ha mostrado ser particularmente útil a tal fin. En este sentido, hemos formulado un nuevo método de análisis de datos, corrigiendo serias inconsistencias encontradas en los métodos tradicionales las cuales arrojan dudas sobre resultados claves consignados en la literatura, como ser temperaturas efectivas de sistemas que contienen átomos livianos, y supuestas anomalías en la sección eficaz del hidrógeno. Esta técnica ha sido implementada en el Laboratorio de Neutrones del CAB, lo que permite llevar adelante un programa experimental independiente con el objeto de estudiar la dinámica de diferentes sistemas, validar la técnica para la obtención de valores absolutos de secciones eficaces neutrónicas epitérmicas, y extender su campo de acción a su empleo en espectrometría de masa no destructiva, entre otras aplicaciones. Se avanzará en la implementación de un crióstato que permitirá realizar mediciones de DINS variando la temperatura de la muestra, obteniéndose así información experimental confiable de gran utilidad a los efectos verificar los modelos propuestos para describir la dinámica de diversos sistemas de interés. Se prevé extender la metodología de procesamiento de datos de DINS al instrumento Vesuvio, ubicado en el la instalación ISIS del Rutherford Appleton Laboratory (RAL), Reino Unido, donde actualmente se encuentra operativa dicha técnica, como así también al instrumento de DINS que actualmente se está diseñando para ser puesto en operación en la Spallation Neutron Source de Estados Unidos. Otro aspecto importante de la actividad que realizaremos está relacionada con colaboraciones con grupos extranjeros para la aplicación de los conocimientos generados en el desarrollo de las técnicas de análisis propuestas. Se continuará con el estudio de la dinámica del helio líquido, a través de actividades experimentales a desarrollarse en el la instalación ISIS del Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido, empleando el instrumento de dispersión inelástica MARI en colaboración con el Profesor Javier Bermejo, CSIC, España. En este contexto colaboraremos en el desarrollo de software de procesamiento de datos para dicho instrumento de dispersión de neutrones.

Summary: The scope of this project covers several aspects related with the use of neutronic techniques employed in the study of systems of interest in basic and applied research. The experimental activity will be performed at Centro Atómico Bariloche. A pulsed electron LINAC is available, that allows to obtain 25 MeV electrons, which are employed to produce neutrons. The main purpose of this project is the study of several aspects related with the Deep Inelastic Neutron Scattering (DINS) technique, from the experimental development to the diverse aspects of the data processing techniques. The main objective of DINS is to obtain the momentum distributions of the atoms of the sample under study. We have formulated a new data treatment procedure, that corrects serious flaws found in the usual modus operandi, that poses doubts on some published key results, notably anomalies in the Hydrogen cross sections in light water/heavy water mixtures. Recently this technique has been implemented at Centro Atómico Bariloche, and we are able to perform an independent experimental program to study the dynamics of different systems, to obtain absolute values of neutron total cross sections, and extend its range of applicability to non-destructive mass spectrometry.  The other main aspect of this project is the development of data processing procedures for different neutron techniques. In particular the development of multiple scattering and attenuation Monte Carlo codes adapted to different experimental situations, in correspondence with the active international collaborations that our group maintain with different groups.