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克利福德沙爾(美國物理學(xué)家,與伯特倫·布羅克豪斯發(fā)展了中子衍射技術(shù))

克利福德·格倫伍德·沙爾(Clifford Glenwood Shull,1915年9月23日匹茲堡-?2001年3月31日),美國物理學(xué)家,因發(fā)展了中子衍射技術(shù),和伯特倫·布羅克豪斯共同1994年獲諾貝爾物理學(xué)獎。

物質(zhì)的特性可以分為兩個(gè)方面,一是靜態(tài)特性,指的是構成該物質(zhì)的分子、原子在晶格中的位置,也就是通常指的原子結構和分子結構,以及磁矩的取向和結構的不均勻度等;另一方面是動(dòng)態(tài)特性,指的是構成該物質(zhì)的分子、原子在各種運動(dòng)中的能量與動(dòng)量的傳遞和轉換關(guān)系。對凝聚態(tài)物質(zhì),原子間距大約為0.1nm~1nm,分子、原子和晶格的平均熱運動(dòng)能量以及由于晶格振動(dòng)產(chǎn)生的聲子能量大概都是10-3~10-1eV的數量級。要探測這兩種特性,就必須用波長(cháng)和能量都與被探深對象是同一數量級的“探頭”。慢中子正好符合這一要求。而且中子不帶電荷卻又具有磁矩,質(zhì)量接近質(zhì)子,可以通過(guò)篩選單色化等特點(diǎn),所以物理學(xué)家很快意識到,慢中子束是最理想的天然探頭。中子束打到物質(zhì)靶上發(fā)生的衍射現象與x射線(xiàn)衍射現象在本質(zhì)上是不同的。X射線(xiàn)衍射是x 射線(xiàn)的能量子與原子中的電子相互作用的結果,而中了衍射則是中子與原子核相互作用的結果,所以中了衍射可以觀(guān)測到x 射線(xiàn)觀(guān)測不到的物質(zhì)內部結構。中子散射比中子衍射含義更廣,泛指中子與物質(zhì)的相互作用后中子向四面八方散射的各種效應。中子不帶電而具有磁矩,對磁性有特殊的靈敏度,因 此中子磁散射對分析物質(zhì)的磁特性具有突出的意義,是x射線(xiàn)衍射無(wú)法取代的。

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