Neutroni

I neutroni sono particelle prive di carica, quindi non soggette ad interazioni di tipo coulombiano con gli elettroni e i nuclei del mezzo assorbitore. I processi di interazione avvengono per mezzo della forza nucleare, che, però, ha un raggio di azione molto piccolo, circa 10^-13 cm. I tipi di interazione sono diversi e dipendono dall'energia iniziale (E₀) del neutrone, per tale motivo si considerano diverse classi di neutroni:

neutroni termici, E₀<1/10 eV
neutroni lenti, 1/10 eV< E₀<100 KeV
neutroni veloci, 100 KeV< E₀<alcune decine di MeV
neutroni ad alta energia, E₀>100 MeV

Quando un neutrone interagisce può dar luogo ad una serie di processi nucleari dipendenti dalla sua energia:

diffusione elastica, del tipo A(n,n)A. È il principale meccanismo per neutroni nella regione dei MeV.
diffusione anelastica, del tipo A(n,n')A^*. Per tali processi in cui il neutrone deve avere sufficiente energia per eccitare il nucleo, occorrono neutroni con energie superiori al MeV.
cattura radiativa di neutroni, del tipo n+(Z,A)gg+(Z,A+1). La sezione d'urto per tale processo va come 1/v; quindi, tale processo risulta generalmente più probabile per neutroni di basse energie.
reazioni del tipo (n,p), (n,d), ecc, nelle quali il neutrone viene catturato e viene emessa una particella carica; anche per queste particelle la sezione d'urto va come 1/v, ma il range energetico è quello dei neutroni lenti, con picchi di risonanza che dipendono dall'elemento con cui sta avvenendo l'interazione.
fissione, nella quale un nucleo pesante si scinde in due nuclei, emette neutroni e sviluppa un grosso quantitativo di energia. Questo processo può avvenire con qualsiasi tipo di neutrone ma la sezione d'urto più alta la possiedono i neutroni termici.
produzione di una valanga di adroni di alta energia. Tale processo avviene solo per elettroni di alta energia.

La probabilità totale di interazione di neutroni con la materia è data dalla somma delle singole sezioni d'urto dei vari processi:

s_tot= s_elast+ s_anelast+ s_cattura...