Neutronii termici sau neutronii lenți sunt neutroni liberi a căror energie cinetică este apropiată de cea mai probabilă energie de mișcare termică a moleculelor de gaz la temperatura camerei (20,46 ° C, ceea ce corespunde la 0,0253 eV [1] ).
Neutronii rapizi , formați, de exemplu, în timpul unei reacții de fisiune nucleară , după mai multe ciocniri cu nucleele materiei, își pierd energia cinetică și devin termici. Un astfel de proces este denumit „termalizare”, adică neutronii intră în echilibru termodinamic cu mediul, în mod similar cu moleculele de gaz [2] .
Secțiunea transversală pentru absorbția unui neutron termic de către nucleul de 235 U cu fisiunea ulterioară este mult mai mare decât secțiunea transversală pentru fisiunea cu neutroni rapizi. Prin urmare, moderatorii de neutroni sunt adesea folosiți în reactoarele nucleare pentru a putea folosi combustibil cu o concentrație mai mică de material fisionabil.
Secțiunile transversale eficiente pentru captarea radiativă a neutronilor depind puternic de energia neutronilor. Pentru comoditate în fizica reactoarelor nucleare, spectrul de energie neutronică este împărțit în trei părți: neutroni termici (energii sub 0,4 eV), neutroni intermediari și neutroni rapizi [3] .
La 22 octombrie 1934, un grup de fizicieni atomici italieni, condus de Enrico Fermi , a descoperit că nucleele atomilor captează neutroni de sute de ori mai eficient dacă parafină sau o masă de apă este plasată mai întâi între țintă și sursa acestor neutroni. (este foarte norocos ca exista un bazin la institutul din Roma cu pesti aurii). Fermi a venit rapid cu o explicație simplă pentru acest fenomen: neutronii rapizi, care se ciocnesc cu un număr semnificativ de nucleoni, încetinesc, iar un neutron lent, spre deosebire de unul prea rapid, se poate apropia „liniștit” de nucleu și poate fi capturat de nucleu. folosind interacțiunea puternică . Ca urmare, a fost efectuată următoarea reacție pentru obținerea de izotopi artificiali : un nucleu cu o sarcină Z și un număr de masă N, care a capturat un neutron, s-a transformat într-un izotop cu un număr de masă N + 1. Datorită instabilității acestui izotop, nucleul se descompune odată cu formarea unui electron și a unui antineutrin . Rezultatul este un element cu o sarcină nucleară de Z+1 și un număr de masă de N+1.
Părea foarte neobișnuit - nucleul este folosit pentru a fi considerat ceva incredibil de puternic și, conform bunului simț, pentru a-l schimba, este necesar să-l influențezi cu ceva foarte energic, foarte rapid - de exemplu, o particulă alfa rapidă sau un proton rapid. Și acceleratoarele au fost inventate în același scop - pentru a obține cele mai rapide particule posibile pentru cel mai puternic efect asupra atomilor. Și pentru neutron, totul s-a dovedit a fi exact invers - cu cât se mișca mai lent, cu atât au apărut mai ușor reacțiile de transformare a elementelor. Această descoperire a deschis calea pentru crearea unui reactor nuclear.