A neutronok spektruma egy függvény , amely leírja a neutronok energiaeloszlását . A reaktortechnológiában és az atomfizikában a neutronenergia spektrumának több régiója van:
A régiók közötti határok meglehetősen feltételesek, és bizonyos esetekben eltérőek is lehetnek. A gyors neutronok energiaspektrumának egy részének alsó határát éppen azért választották ki, mert a 0,8 MeV és annál nagyobb energiájú neutronok képesek az U-238 izotóp hasadási reakcióját kiváltani . A termikus neutronok energiaspektrumának egy részének felső határa annak köszönhető, hogy az ebben az energiatartományban lévő neutronok képesek az U-235 izotóp hasadási reakcióját előidézni . A köztes energiatartományból származó neutronokat gyakran nevezik rezonánsnak , mivel egyes kémiai izotópok esetében a neutronok anyaggal való kölcsönhatásának keresztmetszete rezonáns jellegű - a keresztmetszetek neutronenergiától való zökkenőmentes függőségét megzavarja egy ill. szűkebb rezonanciacsúcsok.
Számos olyan izotóp létezik, amelyeknél a néhány és több száz eV közötti energiatartományban lévő neutronokkal való kölcsönhatás keresztmetszete olyan gyakran rezonanciát mutat, hogy egyesülnek és fizikailag elválaszthatatlanok. Ilyen esetekben a spektrumnak ezt a részét feloldatlan rezonanciájú régiónak nevezzük.
A gyors neutronok , amelyek például egy maghasadási reakció során keletkeznek, az anyagmagokkal való többszöri ütközés után elvesztik kinetikus energiájukat és termikussá válnak. A 235 U atommag által a termikus neutronnak a későbbi hasadással történő abszorpciójának keresztmetszete sokkal nagyobb, mint a gyors neutronok általi hasadás keresztmetszete. Ezért az atomreaktorokban gyakran használnak neutronmoderátorokat , hogy alacsonyabb koncentrációjú hasadóanyagot lehessen használni.
1934. október 22-én olasz atomfizikusok egy csoportja Enrico Fermi vezetésével felfedezte, hogy az atommagok több százszor hatékonyabban ragadják meg a neutronokat, ha először paraffint vagy víztömeget helyeznek a célpont és a neutronforrás közé. (nagy szerencse, hogy a római intézetben volt egy medence aranyhalakkal). Fermi gyorsan egyszerű magyarázatot talált erre a jelenségre: a gyors neutronok jelentős számú nukleonnal ütközve lelassulnak, és a lassú neutron, ellentétben a túl gyors neutronokkal, „csendben” megközelítheti az atommagot, és befoghatja az atommagot. az erős interakció segítségével . Ennek eredményeként a következő reakciót hajtották végre a mesterséges izotópok előállítására : egy Z töltésű és N tömegszámú mag , miután befogott egy neutront, N + 1 tömegszámú izotóppal alakult. Az izotóp instabilitása miatt a neutron proton , elektron és antineutrínó képződésével bomlik le . Az eredmény egy Z+1 magtöltésű és N+1 tömegszámú elem.
Nagyon szokatlannak tűnt - az atommagot régebben valami hihetetlenül erősnek tartották, és a józan ész szerint ahhoz, hogy megváltoztassák, valami nagyon energikus, nagyon gyors hatást kell rá gyakorolni - például egy gyors alfa részecskével . vagy egy gyors proton. A gyorsítókat is ugyanerre a célra találták ki – hogy a lehető leggyorsabb részecskéket kapják az atomokra gyakorolt legerősebb hatás érdekében. És a neutron esetében minden pontosan az ellenkezője volt - minél lassabban mozgott, annál könnyebben jelentkeztek az elemek átalakulási reakciói. Ez a felfedezés nyitotta meg az utat egy atomreaktor létrehozásához.