Physik mit Neutronen 2 (Anwendungen)
Physics with Neutrons 2 (Applications)

• Quasi-elastische Neutronenstreuung
• Magnetische Neutronenstreuung: Struktur
• Magnetische Neutronenstreuung: Magnonen
• Super-Spiegel als Neutronenleiter
• Polarisation von Neutronen
• Ultrakalte Neutronen: Erzeugung und Anwendungen
• Neutronen für die Medizin: Radioisotope
• Ausgewählte Beispiele zu industriellen Anwendungen von Neutronen

Nach Teilnahme an den Lehrveranstaltungen des Moduls sind die Studierenden in der Lage:

• magnetische Wirkungsquerschnitte zu verstehen
• elastische magnetische Neutronenstreudaten zu interpretieren
• Dispersionkurven von ferro- und antiferromagnetischen Magnonen zu messen und zu verstehen
• Kristallfelder in Materialien zu bewerten
• Diffraktogramme von Flussliniengittern zu interpretieren
• Grundlagen der Polarisationsanalyse zu verstehen

• absolviertes Bachelorstudium in Physik

Die Lernziele des Moduls werden durch eine frontale Vorlesung mit Tafelanschrieb und mündlicher Kommunikation sowie Powerpoint Präsentationen erreicht. Die Vorlesung wird durch wöchentliche Übungen ergänzt, in denen die Studierenden unter der Aufsicht von Gruppenleitern/Gruppenleiterinnen Probleme lösen.

• Vorlesung mit PowerPoint-Präsentation
• Übungen
• Bücher
• Internet

1. A. Furrer, J. Mesot, T. Strässle: Neutron Scattering in Condensed Matter Physics, World Scientific, London (2009) .
2. G. L. Squires: Introduction to the Theory of Thermal Neutron Scattering, Dover Publications, N. Y. (1966).
3. S. W. Lovesey, Theory of Neutron Scattering from Condensed Matter I, II, Oxford Science Publ., Oxford (1984).
4. A. Furrer: Frontiers in Neutron Scattering, World Scientific, London (1999).
5. G. E. Bacon: Neutron Diffraction, Oxford (1962).
6. P. A. Egelstaff: Thermal Neutron Scattering, Acad. Press, London (1965).

Es findet eine mündliche Prüfung von 30 Minuten Dauer statt. Darin wird das Erreichen der im Abschnitt Lernergebnisse dargestellten Kompetenzen mindestens in der dort angegebenen Erkenntnisstufe exemplarisch durch Verständnisfragen, Diskussionen anhand von Skizzen und einfachen Formeln überprüft.

Prüfungsaufgabe könnte beispielsweise sein:

• Quasielastische Neutronenstreuung: Welche physikalische Eigenschaft misst inkohärente quasielastische Neutronenstreuung? Welches Isotop hat den höchsten inkohärenten Wirkungsquerschnitt für Neutronen? Wie unterscheidet inkohärente quasi-elastischen Neutronenstreuung langreichweitige Diffusion von Diffusion in einem Käfig?
• Magnetische Neutronenstreuung: Unterschied zwischen magnetischen Moment von Kern- und Elektronenhülle? Welche Anteile des magnetischen Moments eines Atoms sehen Neutronen? Formfaktor für magnetische Streuung? Was ist die Bedingung für Spin-flip des Neutrons? Erklären Sie magnetische Braggstreuung. Beispiel für magnetische Ordnung. Was sind Magnonen? Einfache Beispiele für die Dispersion von Magnonen.
• Neutronenleiter: Was ist das Prinzip eines Neutronenleiters? Was ist ein Superspiegel?
• Polarisation: Wie lautet die Definition des Polarisationsgrades eines Neutronenstrahls? Welche Methoden werden zur Polarisation von thermischen Neutronen eingesetzt? Erläutern Sie deren Arbeitsweise.
• UCN (ultra cold neutrons): Geben Sie eine Definition von ultra kalten Neutronen? Wovon hängt das Wandpotential ab, welches UCNs sehen? Was verstehen wir unter Erhaltung der Phasenraumdichte von Neutronen? Beschreiben Sie den Neutronenzerfall. Wie werden UCNs gespeichert? Geben Sie Beispiele von physikalischen Fragestellungen, welche mit der Beobachtung von UCNs bearbeitet werden.
• Neutronen und Medizin: Welche Anwendungen in der Medizin kennen Sie, bei denen Neutronen eine tragende Rolle spielen? Wozu benötigt die Medizin Radioisotope? Was sagt Ihnen der Begriff linear energy transfer (LET) im Zusammenhang von Tumortherapie?
• Industrielle Anwendung von Neutronen: Welche industriellen Anwendungen von Neutronenstrahlen kennen Sie? Ordnen Sie dies methodisch ein und erklären jeweils deren spezifische Vorteile gegenüber konkurrierenden Methoden.

Die Teilnahme am Übungsbetrieb wird dringend empfohlen, da die Übungsaufgaben auf die in der Modulprüfung abgefragten Problemstellungen vorbereiten und somit die spezifischen Kompetenzen eingeübt werden.