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F.A.Z. v. 27.12.1999

Weitreichende Gadolinium-Kerne fangen langsame Neutronen ein

Von Rainer Scharf

Neutronen können von manchen Atomkernen eingefangen werden, wenn sie sich nur langsam dem Kern nähern. Gadolinium bindet derartige Teilchen sogar noch aus einer Entfernung an sich, die zehntausend Mal so groß ist wie der Kernradius. Das haben jetzt Wissenschaftler am Institut Laue Langevin in Grenoble herausgefunden. Die Affinität von Gadolinium-Kernen für langsam fliegende Neutronen ist seit langem bekannt. Das zu den Seltenen Erden gehörende Metall wird deshalb in Kontrollstäben für Reaktoren verwendet. Dort begrenzen es die Zahl der thermischen Neutronen, die bei der Kernspaltung entstehen. Gadolinium kann extrem langsame Neutronen, die sich nur wenige Meter in der Sekunde vorwärts bewegen, sogar noch leichter einfangen. Bei ihren Versuchen haben die Forscher um Helmut Rauch zunächst ein gadoliniumhaltiges Salz in schwerem Wasser gelöst. Dann bestrahlten sie die Flüssigkeit mit Neutronen und bestimmten, wie stark der Strahl durch die Probe abgeschwächt wurde. Die Gadoliniumkerne hatten für kalte Neutronen offenbar einen wirksamen Durchmesser, der etwa dem Gesamtdurchmesser eines Wasserstoffatoms entspricht ("Physical Review Letters", Bd. 83, S. 4955). Eine dünne Gadoliniumfolie ist deshalb für thermische Neutronen nahezu undurchdringlich. Die Neutronen werden von den Gadoliniumkernen umso leichter eingefangen, je langsamer sie fliegen. Unterschreitet die Geschwindigkeit jedoch einen bestimmten Wert, nimmt diese Neigung wieder ab. Die Wissenschaftler erklären dieses für den Neutroneneinfang untypische Verhalten damit, dass ein Neutron schon nach wenigen "Beinahezusammenstößen" mit den Gadoliniumkernen eingefangen wird. Bei anderen Atomkernen wie derjenige des Bor-Isotops 10 erfolgt der Einfang eines Neutrons hingegen erst nach vielen Beinahezusammenstößen. 
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