Интерференция волн: от нейтронной интерферометрии до нейтронного спин-эхо тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор наук Иоффе Александр Исаакович

• Иоффе Александр Исаакович
• доктор наук
• 2021

Оглавление диссертации доктор наук Иоффе Александр Исаакович

Введение

Глава 1. Нейтронная интерферометрия

1.1. Нейтронно-оптическая аналогия

1.2. Интерферометрия с некогерентными нейтронными пучками. Пространственное деление волновых фронтов

1.3 Интерферометрия с некогерентными нейтронными пучками. Амплитудное деление волновых фронтов

1.4 Интерферометр на совершенном кристалле

1.5 Экспериментальная установка «Нейтронный интерферометр» в институте Гана-Майтнер (Берлин, ФРГ)

1.6 Проблема ограниченной видности интерференционных картин в интерферометре на совершенном кристалле и ее решение

1.6.1 Возможные причины ограничения видности интерференционных

картин

1.6.2 Топография выходящих из интерферометра пучков

Заключение к главе

Глава 2. Методы измерения длины когерентного рассеяния

2.1 Нейтронная рефлектометрия

2.2 Нейтронный гравитационный рефрактометр

2.3 Маятниковый эффект (PendeNбsung)

2.4 Фильтры Кристиансена

2.5 Нейтронно-интерферометрический метод измерения длины когерентного рассеяния

2.6 Измерения длины когерентного рассеяния различных материалов

2.6.1 Измерения длины когерентного рассеяния изотопов свинца

2.6.2 Измерения длины когерентного рассеяния изотопа свинца 208РЬ

2.6.3 Измерения длин когерентного рассеяния изотопов свинца 204РЬ

и 207РЬ

2.6.4 Измерение длины когерентного рассеяния теллура

2.7 Проблема дисперсии в нейтронно-интерферометрических измерениях длины когерентного рассеяния

2.8 Бездисперсионный метод измерения длины когерентного рассеяния

2.9 Применение бездисперсионного метода измерения длины когерентного рассеяния в физических экспериментах

2.9.1 Прецизионное измерение длины когерентного рассеяния изотопа 208РЬ

2.9.2 Вычисление амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия

апе

2.9.3 Прецизионное измерение длины когерентного рассеяния Si

2.9.4. Измерение плотности тонких пленок

2.10 Прецизионный нейтронно-интерферометрический поиск свидетельств

ядерного квантового запутывания в жидких смесях H2O-D2O

2.11 Новый нейтронно-интерферометрический метод измерения

амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия

Заключение к главе

Глава 3. Исследование топологических эффектов методами нейтронной

спиновой интерферометрии

3.1 Фаза Берри (геометрическая фаза)

3.2 Спин в магнитном поле. Проблема динамической фазы

3.3 Спин в магнитном поле. Адиабатическая и неадиабатическая циклические эволюции

3.4 Адиабатическая геометрическая фаза в циклической эволюции спина нейтрона. 4л:-симметрия спинорной волновой функции нейтрона

3.4.1 Обзор первых нейтронно-интерферометрические экспериментов, исследующих симметрию спинорной волновой функции нейтрона

3.4.2 Экспериментальное наблюдение геометрической фазы при

циклической адиабатической эволюции спина нейтрона

3.5 Адиабатическая геометрическая фаза в нециклической эволюции

спина нейтрона

3.6 Неадибатическая геометрическая фаза в нейтронном спиновом резонансе

Заключение к главе

Глава 4. Нейтронная спин-эхо спектроскопия

4.1 Прецессия спина в поперечном магнитном поле

4.2 Принцип спин-эхо спектроскопии

4.3 НСЭ спектрометр на основе постоянных магнитных полей

4.4 НСЭ спектрометр с использованием нейтронного резонанса

4.5 MIEZE спектроскопия

4.6 Ларморовская кодировка

4.6.1 Ларморовская кодировка длины волны нейтронов

4.6.2 Ларморовская кодировка угла

4.7 Спин-эхо малоугловое рассеяние нейтронов (SESANS)

4.8 Моделирование спиновой динамики нейтрона во время-зависимых магнитных полях методами Монте-Карло

4.8.1 Принцип метода моделирования поведения спина

в нестационарных магнитных полях

4.8.2 Экспериментальная проверка метода моделирования

поведения спина в нестационарных магнитных полях

4.8.3 Моделирование радиочастотного резонансного флиппера

4.8.4 Моделирование адиабатического радиочастотного градиентного флиппера

4.8.5 Моделирование резонатора Драбкина

4.8.6 Моделирование резонансного спин-эхо спектрометра

Заключение к главе

Глава 5. Развитие новых методов нейтронной спин-эхо спектроскопии

5.1 Нейтронный спин-эхо спектрометр на основе вращающихся

магнитных полей

5.1.1 Принцип работы

5.1.2 Верхний и нижний пределы разрешения для ВМП НСЭ спектрометра

5.1.3 Экспериментальное подтверждение принципа работы

ВМП НСЭ спектрометра

5.1.3.1 Измерение эффекта спинового эха

5.1.3.2 Поправки на неоднородность интеграла по полю

5.1.3.3 MIEZE РМФ НСЭ спектрометр

5.1.3.4 ВМП НСЭ спектрометр неупругого рассеяния для измерения больших передач энергии

5.1.4 Малоугловой ВМП НСЭ дифрактометр/рефлектометр

5.2. Нейтронный спин-эхо спектрометр с градиентными во времени

магнитными полями

5.2.1 Принцип действия

5.2.2 Экспериментальное подтверждение работы ГМП НСЭ спектрометра

5.2.3 Дифрактометр малоуглового рассеяния нейтронов на основе

ГМП НСЭ

Заключение к главе

Глава 6. Нейтронная эхо-спектроскопия

6.1 Нейтронное спин-эхо как интерференционное явление

6.2 Модуляция спектра нейтронного пучка прецессией спина нейтрона

в поперечном магнитном поле

6.3 Модуляция спектров с помощью двух движущихся дифракционных решеток

6.4 Нейтронный спектрометр скоростного эха

6.5 Предел геометрической оптики

6.6. Пространственно-временное описание нейтронно-скоростного

эхо-спектрометра

6.7 Сравнение НСЭ и NSPE спектрометров

6.8 Влияние рассеяния пучка на образце

6.9 Улучшение разрешения трехосных спектрометров методом NSPE

Заключение к главе

Заключение и выводы

Список сокращений и условных обозначений

Литература

Введение

Интерференция волн, открытая Огюстом Френелем в 1815г. является одной из ключевых концепций физики.

На явлении интерференции волн основывается действие оптических интерферометров: единственных в своем роде приборов, позволяющих измерить изменения фазы волны, посредством ее разделения на две взаимно когерентные и разнесенные в пространстве волны, прохождением одной из них через образец и последующей суперпозицией обеих волн. Первый оптический интерферометр был изобретён А. Май-кельсоном в конце XIX века; через 70 лет был создан интерферометр рентгеновского диапазона.

Введенное в квантовой механике понятие материальных волн (волн де Бройля), открыло новые возможности для интерферометрии, а именно когерентное деление волновых функций, что позволило реализовать электронные и нейтронные интерферометры. В частности, в 70-х годах прошлого столетия интенсивность источников нейтронного излучения достигла уровня, позволяющего измерения нейтронного показателя преломления, а через него и длины нейтронного рассеяния различных элементов и веществ с беспрецедентной до этого точностью.

Наличие спина нейтрона открывает и другие возможности для нейтронной интерферометрии. Нейтронная волна в магнитном поле является суперпозицией двух взаимно-когерентных волн, соответствующих двум состояниям спина 1/2. Несмотря на то, пространственное совпадение этих волн, они по разному взаимодействуют с магнитным полем, что приводит к возникновению разности фаз между ними. Однако, в силу пространственного совпадения, они интерферируют друг с другом на выходе из области магнитного поля, что проявляется как Ларморовская прецессия вектора спина. Поскольку разность фаз между волнами зависит от времени нахождения нейтрона в поле, спектр проходящего нейтронного пучка будет периодически модулирован частотой Ларморовской прецессии, что может быть визуализировано посредством анализа поляризации пучка.

Именно этот эффект - модуляция спектра нейтронного пучка - и лежит в основе метода нейтронного спинного эха, где поляризованный нейтронный пучок проходит через две области магнитного поля, в каждой из которых имеет место периодическая модуляция спектра. Возникает интерференционный эффект (муаровая картина), полученный результате суперпозиции двух периодических сигналов. Как и всякий интерференционный эффект, муаровая картина изменяется с периодом модуляции спектров, так что при относительном сдвиге фазы модуляции вследствие разного времени распространения Д£ нейтронов черед область магнитного поля, возникает модуляция интенсивности, регистрируемой на выходе из такого интерферометра. При этом сдвиг фазы модуляции не зависит от времени распространения через магнитные поля, а только от разности времен Д£, так что не требуется ни точного определения длины волны (монохроматизации) ни направления распространения (коллимации) падающего пучка нейтронов, т.е. такой интерферометр работает в белом свете, что и приводит к необычайно высокому энергетическому или угловому разрешению при колоссальном выигрыше в интенсивности.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интерференция волн: от нейтронной интерферометрии до нейтронного спин-эхо»

Актуальность.

Вследствие принципа корпускулярно-волнового дуализма, нейтроны обладают волновыми свойствами, так что для них наблюдаются такие оптические явления, как дифракция и интерференция. Оптическая интерферометрия, основанная на принципе когерентного деления волновых фронтов с их последующей суперпозицией, является одним из наиболее точных метрологических методов и оптические интерферометры чувствительны к малому, в доли длины волны света, относительному смещению волновых фронтов. В силу нейтронно-оптической аналогии следует ожидать, что подобной чувствительностью должны обладать и нейтронные интерферометры, что, однако, не наблюдалось в действительности.

Причиной этого являлись фундаментальные различия в свойствах источников электромагнитного и нейтронного излучения: высоко когерентные монохроматические лазерные источники светового диапазона и диффузные источники нейтронов. Получение когерентного пучка нейтронов с высокой степенью пространственной и временной когерентности сопряжено с колоссальными потерями в интенсивности, подобно получению когерентного пучка света от ртутной лампы, использованного Д. Габором для регистрации первых голограмм.

Этот фундаментальный недостаток нейтронного излучения потребовал создания нейтронных интерферометров на иных принципах, аналогичных применяемых в световых интерферометрах белого света, где используется явление самоинтерференции когерентно разделённых волновых фронтов. Тем не менее, нейтронные интерферометры не позволяли точные фазовые измерения: из-за низкой монохроматичности нейтронных пучков точность измерения сдвигов фазы в нейтронных интерферометрах оставалась на уровне не лучше, чем 0.1%.

Вместе с тем точные измерения фазовых сдвигов нейтронных волн позволяли бы прецизионные измерения нейтронного показателя преломления и, через него, прецизионные определения таких фундаментальных свойств элементов как длина когерентного нейтронного рассеяния. Таким образом, разработка новых бездисперсионных методов измерения нейтронного показателя преломления, являлась актуальной задачей, решение который позволило бы сделать нейтронную интерферометрию доступным метрологическим методом для измерения показателя преломления веществ в различных агрегатных состояниях.

Стандартная дилемма нейтронной спектроскопии (как и спектроскопии любого излучения при отсутствии источников излучения лазерного типа) - «интенсивность или разрешение» - является следствием теоремы Лиувилля, требующей сохранения фазового объема ансамбля частиц в нейтронном пучке. Как следствие, для получение высокого энергетического разрешения, необходим высокомонохроматический падающий пучок, интенсивность которого, однако, уменьшается пропорционально ширине монохроматической линии.

Наличие спина нейтрона открывает возможности, которые не затрагиваются ограничениями, накладываемыми теоремой Лиувилля. Спин нейтрона играет роль некой часовой стрелки, которой помечен каждый индивидуальный нейтрон. Анализируя направление вектора спина вследствие его прецессии при прохождении области магнитного поля, можно с чрезвычайно высокой точностью определить изменение

скорости (энергии) нейтрона, провзаимодействовавшего с образцом. Энергетическое разрешение построенных на этом принципе спин-эхо спектрометров поляризованных нейтронных пучков достигает 1 нэВ, что на порядки превышает разрешение стандартных нейтронных спектрометров. Кроме того, принцип нейтронной спин-эхо (НСЭ) спектроскопии может быть использован для измерения не только малых изменений энергии поляризованных нейтронов, но и малых изменений направления его распространения вследствие взаимодействия с образцом, т.е. для дифрактометрии ультравысокого разрешения.

Однако, экспериментальная реализация НСЭ спектрометров и дифрактометров не позволяет одновременного измерения в широком диапазоне углов рассеяния нейтронов на образце. Актуальной задачей является разработка новых методов широкоугольной НСЭ спектроскопии, также позволяющих использовать и преимущества импульсных источников нейтронов. В свою очередь, это делает актуальным разработку методов Монте-Карло моделирования динамики поведения спина нейтрона во время-зависящих магнитных полях.

Как указывалось выше, с точки зрения интерферометрии, спин-эхо сигнал является муаровой картиной, образующейся при наложении двух спектров нейтронного пучка, периодически модулированных частотой Ларморовской прецессии спина. Это делает актуальным рассмотрение возможности использования механической модуляции нейтронных пучков посредством движущихся периодических структур, с целью получения спин-эхо эффекта для неполяризованных нейтронных пучков, т.е. без использования спина нейтрона. В этом случае открывается возможность использовать спин нейтрона для поляризационного анализа и таким образом реализовать нейтронную спектроскопию высокого разрешения магнитных материалов без потерь в интенсивности.

Цели и задачи работы

Цели работы состоят в совершенствовании техники нейтронной интерферометрии; развитии новых прецизионных методов измерения длин когерентного рассеяния элементов и материалов в различных агрегатных состояниях; в развитии методов нейтронной спиновой интерферометрии и их применения для измерения топологических фазовых сдвигов в разработке новых методов спин-эхо спектроскопии, их моделирования и экспериментальной проверке; в разработке принципиально нового метода нейтронной эхо спектроскопии, не требующего использования поляризованных нейтронных пучков.

В соответствии с целями работы поставлены следующие основные задачи:

1. Создание новой установки нейтронного интерферометра на совершенном кристалле с близкой к максимальной видностью интерференционных полос и возможностью проведения экспериментов с поляризованными нейтронами.

2. Разработка методики бездисперсионных (т.е. независящих от знания длины волны нейтронов) измерений длин когерентного рассеяния и достижение нового мирового стандарта в точности измерения длины когерентного рассеяния.

3. Прецизионные измерения длин когерентного рассеяния изотопов свинца для определения амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия.

4. Прецизионные измерения возможного влияния эффектов квантового запутывания на точность методов вариации контраста использующих Н20^20 смеси.

5. Подтверждение 4р-симметрии волновой функции фермиона (нейтрона) при истинном вращении спина.

6. Разработка нейтронно-интерферометрической методики измерения плотности тонких пленок.

7. Разработка новых методов нейтронной спин-эхо спектроскопии и дифракции на основе Ларморовского кодирования скорости поляризованных нейтронов во время-зависимых магнитных полях.

8. Разработка методов Монте-Карло моделирования спиновой во время-зависящих магнитных полях.

9. Разработка спин-эхо спектрометра/дифрактометра на основе вращающихся магнитных полей. Моделирование спектрометра неупругого, квазиупругого рассеяния для малых и больших передач энергии. Моделирование спин-эхо малоуглового дифрактометра/рефлектометра. Экспериментальное подтверждение принципа работы.

10. Разработка спин-эхо спектрометра/дифрактометра на основе линейных во времени магнитных полей. Моделирование спектрометра NSE - малоуглового ди-фрактометра/рефлектометра. Экспериментальное подтверждение принципа работы.

11. Разработка метода нейтронной эхо-спектроскопии для неполяризованных нейтронов.

Основные результаты и положения, выносимые на защиту

1. Топография выходящих пучков нейтронного интерферометра на совершенном кристалле и достижение видности интерференционных полос более 90%.

2. Методика бездисперсионных (т.е. независящих от знания длины волны нейтронов) измерений длин когерентного рассеяния Ьсо%, посредством которой установлен новый мировой стандарт Ь&0% = 4.1507(2) фм с точностью в 5 раз превышающей известную ранее.

3. Прецизионные измерения длин когерентного рассеяния изотопов свинца и вычисление амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия.

4. Экспериментальное доказательство отсутствия влияния эффектов квантового запутывания на точность методов вариации контраста, широко используемых в нейтронном малоугловом рассеянии и рефлектометрии.

5. Экспериментальное подтверждение 4р-симметрии волновой функции фермио-нов в экспериментах с истинным вращении спина.

6. Нейтронно-интерферометрический метод измерения плотности тонких пленок.

7. Метод Монте-Карло моделирования спиновой динамики во время-зависимых магнитных полях.

8. Новые методы Ларморовского кодирования скорости поляризованных нейтронов во время-зависимых, вращающихся и линейных во времени магнитных полях, их моделирование и экспериментальное подтверждение.

9. Моделирование спин-эхо спектрометров неупругого и квазиупругого рассеяния для малых и больших передач энергии, а также дифрактометров высокого углового разрешения.

10. Метод нейтронной эхо-спектроскопии для неполяризованных нейтронов; моделирование спин-эхо спектрометров неупругого и квазиупругого рассеяния для малых и больших передач энергии, а также дифрактометров высокого углового разрешения.

Научная новизна

• Представленная работа является первой, в которой на основе топографии выходящих пучков нейтронного интерферометра на совершенном кристалле достигнута почти идеальная видность интерференционных полос (более 90%). Предложена и реализована новая бездисперсионная методика измерений длин когерентного рассеяния Ьсо% и установлен новый мировой стандарт с точностью в 5 раз превышающую известную ранее.

• Эта же методика позволила измерить длины когерентного рассеяния изотопов свинца, ставшие табличными значениями и использованные для вычисления амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия; экспериментально доказать отсутствия влияния эффектов квантового запутывания на точность широко используемых в нейтронном рассеянии методов вариации контраста. На основе этой методики разработан новый нейтронно-интерферометрический метод измерения плотности тонких пленок.

• Развита техника интерферометрии поляризованных нейтронов для измерений топологических фазовых сдвигов и экспериментально подтверждена 4р-симметрия волновой функции фермионов в экспериментах с истинным вращении спина.

• Предложены новые методы Ларморовского кодирования скорости поляризованных нейтронов во время-зависимых магнитных полях. Экспериментально подтверждена работоспособность спин-эхо метода с использованием вращающихся и линейных во времени магнитных полей.

• Разработан новый метод Монте-Карло моделирования спиновой динамики во время-зависимых магнитных полях, с помощью которого продемонстрированы возможности основанных на этих принципах спин-эхо спектрометров неупругого и квазиупругого рассеяния для малых и больших передач энергии, а также дифрактометров высокого углового разрешения.

• Впервые предложен метод нейтронной эхо-спектроскопии для неполяризованных нейтронов; продемонстрированы возможности спин-эхо спектрометров/ди-фрактометров, основанных на этом принципе.

Научная и практическая ценность работы

Представленная работа внесла большой научный вклад в область нейтронной интерферометрии: как в доведении почти до совершенства ее экспериментальных возможностей (достижении почти идеальной, более 90%, видности интерференционных полос), так и в разработке принципиально новых измерительных методик.

Предложенная и развитая в работе принципиально новая методика бездисперсионных измерений длин когерентного рассеяния bcoh позволила решить принципиальную проблему связи точности ее определения с точностью знания длины волны нейтронов. Таким образом, нейтронная интерферометрия, несмотря на отсутствие столь же ярких (высокохроматичных) нейтронных источников как лазеры в световой оптике, стала наиболее точным аналитическим нейтронным методом. Уровень точности измерений bcoh, практически ограниченный на уровне 0.1%, был улучшен сразу более чем на 2 порядка - до 0.001%, что открыло новые возможности для исследований в области ядерной физики, физики твердого тела и физики полимеров. Благодаря этому методу удалось с уверенностью опровергнуть теоретически предсказанный эффект значительного влияния квантовой запутанности на линейную зависимость длины когерентного рассеяния в смесях H2O/D2O, которая является базисом метода изотопической вариации контраста, лежащим в основе исследования биологических и полимерных объектов методами малоуглового нейтронного рассеяния и нейтронной ре-флектометрии.

Развитие методов интерферометрии поляризованных нейтронов для измерений топологических фазовых сдвигов впервые позволило экспериментально измерить геометрическую фазу (фазу Берри) и подтвердить 4р-симметрия волновой функции фермионов в экспериментах с истинным вращении спина, а также впервые экспериментально наблюдать интерференцию спиноров при нециклической эволюции, что раскрыло физику интерференции между отдельными квантовыми состояниями.

Предложенные в работе новые методы Ларморовского кодирования скорости поляризованных нейтронов во время-зависимых магнитных полях открыли возможность создания относительная простых и недорогих спин-эхо установок. Построенные на этих принципах компактные спектрометры позволяют расширить динамический диапазон метода спин-эхо метода до больших передач энергии, доступных только время-пролетным спектрометрам, и перекрыть энергетический зазор между ними и нейтронными спектрометрами высокого разрешения.

Разработанный новый метод моделирования спиновой динамики во время-зависимых магнитных полях, расширил возможности методов Монте-Карло на моделирование сложных установок, использующих поляризованные нейтроны, что значительно снижает затраты на создание таких установок на новых нейтронных источниках (SNS TS2, ESS, ИБР-3).

Рассмотрение принципа нейтронного спин-эха с точки зрения физики интерференции позволило предложить аналогичный метод нейтронной эхо-спектроскопии для неполяризованных нейтронов (Neutron Speed-Echo), открывающий возможность одновременного поляризационного анализа и, таким образом, реализации нейтронной спектроскопии высокого разрешения магнитных материалов.

Апробация работы.

Основные результаты работы опубликованы в 38 научных статьях в рецензируемых журналах, включая публикации в ведущих физических журналах (Phys. Rev. и Phys. Rev. Letters).

Результаты докладывались автором в качестве множества приглашенных и устных докладов на европейских и всемирных конференциях по нейтронному рассеянию - European Conference on Neutron Scattering (ECNS) в 2001,2003 и 2007; International Conference on Neutron Scattering (ICNS) ) в 2001, 2005, 2009; на международных конференциях «Polarized Neutrons for Condensed Matter Investigation (PNCMI) в 2000, 2002, 2004, 2006, 2008, International Conference on Neutron Optics (NOP) в 1996, 1999,2002, 2004, 2006 и 2008, а также и на других международных конференциях и совещаниях; в качестве приглашенных докладов на научных семинарах практически во всех нейтронных центрах мира (National Institute for Standards and Technology (USA), Los Alamos National Laboratory (USA), J-PARC (Japan), KEK - High Energy Accelerator Research Organization (Japan), Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI), Institute Laue-Langevin (France), Paul-Scherer-Insitute (Swiss), Rutherford Appleton Laboratory (GB), ANSTO (Australia) и в ряде университетов Европы, Японии и США.

Личный вклад автора.

Экспериментальные и основные теоретические результаты, изложенные в диссертации, получены автором, в основном, лично, а также в научных коллективах при его непосредственном участии, а также студентами и аспирантами при его непосредственном руководстве, где автором сформулированы тема и задачи исследований.

Данные всех приведенных нейтронных экспериментов получены и обработаны лично автором; он также является ответственным соавтором почти во всех статьях. Его личным вкладом является предложение и теоретическое обоснование бездисперсионного метода измерений длины когерентного рассеяния, новых методов нейтронной спин-эхо спектрометрии на основе вращающихся и линейно-возрастающих во времени магнитных полей, а также метода нейтронной спектрометрии скоростного эха.

Результаты работы получены автором в сотрудничестве с коллегами из ПИЯФ (Гатчина, Россия), Института Ядерной Физики Чешской Республики, ИТЭФ (Москва, Россия), Hahn-Meitner Institut (Berlin, Germany), National Institute for Standards and Technology (Gaithersburg, USA), Технического Университета Мюнхена (Munich, Germany), Forschungszentrum Jülich (Jülich, Germany), Los Alamos National Laboratory (USA), Bhabha Atomic Research Centre (India) и других нейтронных центров.

Публикации.

Результаты диссертации, представляемые к защите, содержатся в 38 научных статьях, в том числе 36 из них опубликованы в рецензируемых журналах, включенных в систему цитирования Web of Science, 2 статьи опубликованы в рецензируемых иностранном журнале и препринте.

Список публикаций по теме диссертации:

[А1] G. Drabkin, A. Ioffe, S. Kirsanov, F. Mezei, and V. Zabijakin, Perfect crystal neutron interferometer set-up at Berlin Neutron Scattering Centre. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1994. 348(1): p. 198-200.

[А2] T. Baranova, G. Drabkin, A. Ioffe, S. Kirsanov, F. Mezei, M. Vrana, and V. Zabiyakin, Perfect crystal neutron interferometer set up at BENSC and first experimental results. Physica B: Condensed Matter, 1995. 213-214: p. 839-841.

[А3] T. Baranova, V. Petrova, V. Tyukavin, A. Ioffe, S. Kirsanov, and V. Zabiyakin. Preprint of St. Petersburg Nucl.Phys.Inst.-1841, 1992.

[А4] A. Ioffe, P. Lukas, P. Mikula, M. Vrana, and B. Alefeld, Neutron topography of interferometer output beams. Physica B: Condensed Matter, 1995. 213-214: p. 833-835.

[А5] A. Ioffe, P. Lukas, P. Mikula, M. Vrana, and V. Zabijakin, Determination of the neutron scattering length of 208Pb by the neutron interferometry method. Zeitschrift für Physik A Hadrons and Nuclei, 1994. 348(4): p. 243-244.

[А6] A. Ioffe, O. Ermakov, I. Karpikhin, P. Krupchitsky, P. Mikula, P. Lukas, and M. Vrana, Precise determination of the neutron scattering length of lead isotopes Pb-204, Pb-207 and Pb-208 by neutron interferometry. European Physical Journal A, 2000. 7(2): p. 197-200.

[А7] A. Ioffe and M. Vrana, Measurements of the neutron scattering length: A new order of magnitude. Neutron News, 2000. 11(2): p. 28-31.

[А8] A. Ioffe and M. Vrana, A new neutron-interferometry method for high-accuracy determination of neutron scattering length. Physics Letters A, 1997. 231(5-6): p. 319-324.

[А9] A. Ioffe, D. L. Jacobson, M. Arif, M. Vrana, S. A. Werner, P. Fischer, G. L. Greene, and F. Mezei, Precision neutron-interferometric measurement of the coherent neutron-scattering length in silicon. Physical Review A, 1998. 58(2): p. 14751479.

[А10] W. E. Wallace, D. L. Jacobson, M. Arif, and A. Ioffe, Application of neutron

interferometry to the measurement of thin film density. Applied Physics Letters, 1999. 74(3): p. 469-471.

[А11] A. Ioffe, M. Vrana, and V. Zabiyakin, Study of Electromagnetic Structure of the

Neutron by Neutron Interferometry Method. J. Phys. Soc. Japan, 1996. Suppl. A65: p. 82.

[A12] A. Ioffe, M. Arif, D. L. Jacobson, and F. Mezei, Precision Neutron Inferferometric Search for Evidence of Nuclear Quantum Entanglement in Liquid H2O-D2O Mixtures. Physical Review Letters, 1999. 82(11): p. 2322-2325.

[A13] A. Ioffe, M. Arif, D. L. Jacobson, and F. Mezei, A Reply to the Comment by

C. A. Chatzidimitriou-Dreismann et al. Physical Review Letters, 2000. 84(9): p.2037-2037.

[A14] A. Ioffe, M. Arif, D. Jacobson, and F. Mezei, Does quantum entanglement invalidate contrast variation practices in neutron scattering? Physica B: Condensed Matter, 2000. 276-278: p. 952-953.

[A15] A. Ioffe and M. Vrana, A new neutron interferometry approach in the

determination of the neutron-electron interaction amplitude. Applied Physics A: Materials Science & Processing, 2002. 74(0): p. s314-s316.

[A16] A. Ioffe and F. Mezei, 4n-symmetry of the neutron wave function under space rotation. Physica B: Condensed Matter, 2001. 297(1-4): p. 303-306.

[A17] P. Fischer, F. Mezei, and A. Ioffe, A new experimental approach to observe

neutron spinor behaviour. Physica B: Condensed Matter, 1997. 241-243: p. 117120.

[A18] P. Fischer, A. Ioffe, D. L. Jacobson, M. Arif, and F. Mezei, 4n-Periodicity of the

spinor wave function under space rotation. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2000. 440(3): p. 575-578.

[A19] A. Ioffe, G. Gordeev, B. Ibrayev, Th Krist, and F. Mezei, High-efficiency transmission neutron polarizer for high-resolution double crystal diffractometer. Physica B: Condensed Matter, 1997. 234-236: p. 1071-1073.

[A20] A. Ioffe, S. Kirsanov, V. Sbitnev, and V. Zabiyakin, Geometric phase in neutron spin resonance. Physics Letters A, 1991. 158(9): p. 433-435.

[A21] A. G. Wagh, V.C. Rakhecha, P. Fischer, and A. Ioffe, Neutron Interferometric

Observation of Noncyclic Phase. Physical Review Letters, 1998. 81(10): p. 19921995.

[A22] A. G. Wagh, V.C. Rakhecha, P. Fischer, and A. Ioffe, Reply to the Comment of R.Bhandari. Physical Review Letters, 1999. 83(10): p. 2090-2090.

[A23] A. Ioffe, Larmor labelling, polarization analysis and its applications. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2004. 529(1-3): p. 39-44.

[A24] S. Manoshin and A. Ioffe, New modules for the VITESS software package: Timegradient magnetic fields and neutron refractive lenses. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2008. 586(1): p. 81-85.

[A25] S. Manoshin, A. Rubtsov, V. Bodnarchuk, S. Mattauch, and A. Ioffe, Extension of the VITESS polarized neutron suite towards the use of imported magnetic field distributions. Journal of Physics: Conference Series, 2014. 528: p. 012033.

[A26] S. Manoshin, A. Belushkin, and A. Ioffe, VITESS polarized neutron suite: allows for the simulation of performance of any existing polarized neutron scattering instrument. Physica B: Condensed Matter, 2011. 406(12): p. 2337-2341.

[A27] S. Manoshin, A. Belushkin, and A. Ioffe, Development of the methods for simulating the neutron spectrometers and neutron-scattering experiments. Physics of Particles and Nuclei, 2016. 47(4): p. 667-680.

[A28] A. Ioffe, Wide angle high-resolution spectroscopy at pulsed neutron sources. Physica B: Condensed Matter, 2003. 335(1-4): p. 169-173.

[A29] A. Ioffe and S. Manoshin, Larmor labelling by thin spin flippers with rotating magnetic field: simulations of performance of neutron scattering instruments. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2004. 529(1-3): p. 45-49.

[A30] A. Ioffe and S. Manoshin, A neutron spin-echo spectrometer based upon thin magnetic film flippers: the simulation of performance. Physica B: Condensed Matter, 2004. 345(1-4): p. 235-238.

[A31] A. Ioffe, N. Arend, and W. H. Kraan, Experimental test of the rotating magnetic

field neutron spin-echo technique: Spin-echo and MIEZE for large energy transfers. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2021. 986., 164749.

[A32] A. Ioffe, A new neutron spin-echo technique with time-gradient magnetic fields. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2008. 586(1): p. 31-35.

[A33] A. Ioffe, V. Bodnarchuk, K. Bussmann, R. Müller, and R. Georgii, A new neutron spin-echo spectrometer with time-gradient magnetic fields: First experimental test. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2008. 586(1): p. 36-40.

[A34] A. Ioffe, Spin-echo technique with time-gradient magnetic fields for small-angle neutron scattering and reflectometry. Nuclear Instruments and Methods in

Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2011. 634(1): p. S55-S58.

[А35] A. Ioffe, Neutron Speed Echo Spectroscopy, in Neutron Spin Echo Spectroscopy: Basics, Trends and Applications, F. Mezei, C. Pappas, and T. Gutberlet, Editors. 2002, Lecture Notes in Physics, Springer Verlag. p. 142-164.

[А36] A. Ioffe, A new type of high-resolution neutron spectrometer. Physica B: Condensed Matter, 2000. 283(4): p. 406-409.

[А37] A. Ioffe, Triple-axis spectroscopy with sub-^eV resolution without use of polarized neutrons. Physica B: Condensed Matter, 2000. 283(4): p. 410-413.

[А38] A. Ioffe, Neutron speed echo add-on to TAS: an increase in energy resolution without the use of polarized neutrons. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2004. 272-276: p. 2136-2137.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из Введения, 6 глав, Заключения и списка используемых библиографических источников. Полный объем диссертации составляет 238 стр., включает в себя 158 рисунков, 8 таблиц, список из 216 библиографических источников.

Основное содержание работы

Первая глава посвящена рассмотрению метода нейтронной интерферометрии. Указано, что основной проблемой при практической реализации нейтронных интерферометров является некогерентность нейтронных источников, в отличие от лазерных источников света. Поэтому для получения качественных интерференционных картин используется самоинтерференция нейтронной волны: разделение волнового фронта на две части, которые затем сводятся и интерферируют в плоскости наблюдения.

Описывается установка нейтронного интерферометра на совершенном кристалле кремния и результаты топографического анализ структуры детектируемых пучков, позволившего установить, что они содержат около 50% нейтронов, отраженных от кристаллических пластин интерферометра со сложным распределением амплитуды собственных колебаний, приводящих к случайной модуляции фаз интерферирующих пучков и значительному уменьшению видности интерференционной картины. Высказано предположение о влиянии способа установки кристалла интерферометра на его собственные колебания: последующая оптимизация привела к увеличению видности интерференционной картины с 40% до 90%. Это достижение на долгие годы сделало нейтронный интерферометр в Берлинском центре нейтронного рассеяния лучшим в мире, а также позволило подобным образом модернизировать другие нейтронные интерферометры в мире и также довести видности регистрируемых интерференционных картин практически до теоретического максимума.

Вторая глава посвящена измерениям длины когерентного рассеяния нейтронов методом нейтронной интерферометрии, которая является наиболее прямым методом измерения нейтронного показателя преломления материалов в любом агрегатном состоянии. Описан ряд проведенных экспериментов, в частности измерения Ьсо% изотопов свинца, в которых были получены результаты с лучшей в мире точностью (двукратное улучшение точности для изотопа 208РЬ и трехкратное для изотопа 207РЬ, а для изотопа 204РЬ точность увеличена почти в 40 раз) и ставшие табличными значениями.

Показано, что несмотря на высокую точность измерения фазы в нейтронно-ин-терферометрическом эксперименте, точность определения Ьсо% ограничивается на уровне около 0.2% из-за зависимости фазы, набираемой нейтронной волной при прохождении через образец, от длины волны нейтронов. Предложен и практически реализован принципиально новый бездиперсионный метод прецизионного измерения Ьсо%, позволяющий увеличить точность ее определения более чем на два порядка. Описаны результаты экспериментов по измерению длины когерентного рассеяния Si измерено с точностью в 5 раз выше достигнутой ранее, что является наиболее точным измеренное значение длины когерентного рассеяния материалов и стало мировым стандартом. Пользуясь этим методом, мы также измерили длину рассеяния изотопа 208РЬ с точностью в три раза выше достигнутой ранее и уточнили величину амплитуды нейтрон-электронного взаимодействия апе .

Предложен новый экспериментальный подход к измерению величины апе, состоящий в том, чтобы использовать нейтронный интерферометр не только как инструмент для измерения фазы, но и одновременно как образец. Естественное идеальное выравнивание кристаллических плоскостей такого образца относительно кристаллических плоскостей кристалла интерферометра позволяет проводить точные измерения фазы в пределах плато Дарвина без какой-либо потери видности интерференционных полос.

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Иоффе Александр Исаакович, 2021 год

Литература.

39. R. K. Verma, Wave optics. 2014, New Delhi: Discovery Publishing House (DPH).

40. H. Maier-Leibnitz. Z. Physik, 1962. 167: p. 386.

41. F. J. Landkammer, Beugungsversuche mit langsamen Neutronen. Zeitschrift für Physik, 1966. 189(2): p. 113-137.

42. M. Борн and Э. Вольф, 'Основы оптики'. 1973: Наука. с. 248.

43. A. G. Klein, P. D. Kearney, G. I. Opat, and R. Gähler, Focussing of slow neutrons with cylindrical zone plates. Physics Letters A, 1981. 83(2): p. 71-73.

44. M. Борн and Э. Вольф, 'Основы оптики'. 1973: Наука. с. 288.

45. U. Bonse and M. Hart, An X-ray Interferometer. Applied Physics Letters, 1965. 6(8): p. 155-156.

46. H. Rauch, W. Treimer, and U. Bonse, Test of a single crystal neutron interferometer. Physics Letters A, 1974. 47(5): p. 369-371.

47. W. Treimer, in "Neutron Interferometry". 1979, Oxford Univ. Press, London and New York. p. 87-96.

48. W. H. Zachariasen, Theory of X-Ray Diffraction in Crystals. 1945: Wiley, New York.

49. H. Rauch and M. Suda, Intensitätsberechnung für ein Neutronen-Interferometer. Physica Status Solidi (a), 1974. 25(2): p. 495-505.

50. V. Sears, Neutron Optics. 1989: Oxford University Press, New York.

51. W. Bauspiess, U. Bonse, and H. Rauch, The prototype neutron interferometer at the Grenoble high flux reactor. Nuclear Instruments and Methods, 1978. 157(3): p. 495506.

52. G. Kroupa, G. Bruckner, O. Bolik, M. Zawisky, M. Hainbuchner, G. Badurek, R. J. Buchelt, A. Schricker, and H. Rauch, Basic features of the upgraded S18 neutron interferometer set-up at ILL. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2000. 440(3): p. 604-608.

53. P. Mikula, E. Krüger, R. Scherm, and V. Wagner, An elastically bent silicon crystal as a monochromator for thermal neutrons. Journal of Applied Crystallography, 1990. 23(2): p. 105-110.

54. R. Kurz, R. Reinartz, S. Widdau, J. Schelten, A. Scholz, and W. Schäfer, Two-dimensional neutron detector based on a position-sensitive photomultiplier. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1988. 273(1): p. 273-282.

55. G. E. Bacon, Neutron Diffraction. 1979: Clarendon Press, Oxford.

56. E. Fermi and L. Marshall, Interference Phenomena of Slow Neutrons. Physical Review, 1947. 71(10): p. 666-677.

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

H. Maier-Leibnitz. Z. Angew. Phys., 1962. 14: p. 738.

L. Koester, Absolutmessung der kohärenten Streulänge von Quecksilber mit dem Neutronen-Schwerkraft-Refraktometer am FRM. Zeitschrift für Physik, 1965. 182(3): p. 328-336.

L. Koester, Absolutmessung der kohärenten Streulöngen von Wasserstoff, Kohlenstoff und Chlor sowie Bestimmung der Schwerebeschleunigung für freie Neutronen mit dem Schwerkraft-Refraktometer am FRM. Zeitschrift für Physik, 1967. 198(2): p. 187-200. C. G. Shull, Observation of Pendellösung Fringe Structure in Neutron Diffraction. Physical Review Letters, 1968. 21(23): p. 1585-1589.

C. G. Shull and J. A. Oberteuffer, Spherical-Wave Neutron Propagation and Pendellösung Fringe Structure in Silicon. Physical Review Letters, 1972. 29(13): p. 871874.

C. Christiansen. Wied. Ann., 1884. 23: p. 298.

R. J. Weiss, Small Angle Scattering of Neutrons. Physical Review, 1951. 83(2): p. 379389.

B. Heckel, N. F. Ramsey, K. Green, G. L. Greene, R. Gähler, O. Schaerpf, M. Forte, W. Dress, P. D. Miller, R. Golub, J. Byrne, and J. M. Pendlebury, A measurement of parity non-conserving neutron spin rotation in lead and tin. Physics Letters B, 1982. 119(4-6): p. 298-302.

L.Koester and K.Knopf. Z. Naturforsch., 1971. 26a: p. 391. V. P. Bolotsky and et al. Phys. Atom. Nucl., 1996. 59: p. 1808.

G. A. Lobov, Parity nonconservation in nuclear physics. Physics of Atomic Nuclei, 2002. 65(11): p. 1980-1984.

Leslie L. Foldy, Neutron-Electron Interaction. Reviews of Modern Physics, 1958. 30(2): p. 471-481.

Yu A. Alexandrov, Intrinsic charge radius of the neutron: Discrepancy between the Garching and Dubna results. Physical Review C, 1994. 49(5): p. R2297-R2300. L. Koester, W. Waschkowski, and A. Klüver, Neutron scattering lengths and neutron-electron interaction. Physica B+C, 1986. 137(1-3): p. 282-292.

L. Koester, W. Waschkowski, L. V. Mitsyna, G. S. Samosvat, P. Prokofjevs, and J. Tambergs, Neutron-electron scattering length and electric polarizability of the neutron derived from cross sections of bismuth and of lead and its isotopes. Physical Review C, 1995. 51(6): p. 3363-3371.

S. Kopecky, P. Riehs, J. A. Harvey, and N. W. Hill, New Measurement of the Charge Radius of the Neutron. Physical Review Letters, 1995. 74(13): p. 2427-2430. L. Koester, W. Waschkowski, and J. Meier, Experimental study on the electric polarizability of the neutron. Zeitschrift für Physik A Atomic Nuclei, 1988. 329(2): p. 229-234.

Alexandrov Yu., Vrana M., Garsia J. Manrike, Machekhina T, and Sedlakova L. Sov. J. Nucl. Phys. , 1986. 44: p. 900

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

L. Koester and K. Knopf, Refined interpretation of Christiansen-filter experiments and neutron scattering lengths of the lead-isotopes. Zeitschrift für Physik A: Hadrons and Nuclei, 1991. 338(2): p. 233-237.

Yu A. Alexandrov, J. Kulda, P. Lukas, P. Mikula, L. Sedlakova, and M. Vrana, Determination of the neutron scattering length of 208Pb. Zeitschrift für Physik A: Atomic Nuclei, 1989. 334(3): p. 359-360.

P. Lukas, P. Mikula, J. Kulda, and P. Eichhorn, Neutron interferometer at NPI rez. Czechoslovak Journal of Physics, 1987. 37(8): p. 993-996.

P. Lukas, P. Mikula, J. Kulda, J. Saroun, and P. Strunz, New SANS diffractometer and neutron interferometric device at NPI Rez. Physica B: Condensed Matter, 1992. 180181: p. 984-986.

H. Rauch and W. Waschowski, Landolt-Börnstein, in New Series I/16A (2000, Springer: Berlin.

G. Placzek, B. R. A. Nijboer, and L. Van Hove, Effect of Short Wavelength Interference on Neuteron Scattering by Dense Systems of Heavy Nuclei. Physical Review, 1951. 82(3): p. 392-403.

S. Neov, V. Kozhukharov, I. Gerasimova, K. Krezhov, and B. Sidzhimov, A model for structural recombination in tellurite glasses. Journal of Physics C: Solid State Physics, 1979. 12(13): p. 2475-2485.

L. Koester, H. Rauch, and E. Seymann, Neutron scattering lengths: A survey of experimental data and methods. Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1991. 49(1): p. 65-120.

M. Борн and Э. Вольф, 'Основы оптики'. 1973: Наука. с. 253.

C.G. Shull and W. M. Shaw, Neutron Pendellösung Fringe Structure in the Laue

Diffraction by Germanium. Z. Naturforsch., 1973. 28a: p. 657.

H. Rauch and D. Tuppinger, New methods for interferometric neutron scattering lengths measurements. Zeitschrift für Physik A Atoms and Nuclei, 1985. 322(3): p. 427432.

H. Rauch, E. Seidl, D. Tuppinger, D. Petrascheck, and R. Scherm, Nondispersive sample arrangement in neutron interferometry. Zeitschrift für Physik B Condensed Matter, 1987. 69(2-3): p. 313-317.

A. W. Thomas, S. Theberge, and Gerald A. Miller, Cloudy bag model of the nucleon. Physical Review D, 1981. 24(1): p. 216-229.

A. W. Thomas, Chiral Symmetry and the BAG Model: A New Starting Point for Nuclear Physics, in Advances in Nuclear Physics. 1984. p. 1-137.

S.V. Trubnikov, Elastic ed scattering at small Q2 and charge form factor of the neutron. JETP Letters, 1981. 34(3): p. 134.

Harald Bosse, Revision des Internationalen Einheitensystems (SI). Technisches Messen, 2020. 87(4): p. 226-236.

91. Colin G. Gordon, Muhammad Arif, Dennis E. Brown, Geoffrey L. Greene, R. Clothier, and K. Littrell, Multistage position-stabilized vibration isolation system for neutron interferometry, in Vibration Monitoring and Control. 1994. p. 20-26.

92. C. B. Shahi, M. Arif, D. G. Cory, T. Mineeva, J. Nsofini, D. Sarenac, C. J. Williams, M. G. Huber, and D. A. Pushin, A new polarized neutron interferometry facility at the NCNR. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2016. 813: p. 111-122.

93. A. H. Johnstone, CRC Handbook of Chemistry and Physics-69th Edition Editor in Chief R. C. Weast. 2007(2): p. 294-295.

94. G. Basile, A. Bergamin, G. Cavagnero, G. Mana, E. Vittone, and G. Zosi, Measurement of the silicon (220) lattice spacing. Physical Review Letters, 1994. 72(20): p. 31333136.

95. P. Becker, P. Scyfried, and H. Siegert, The lattice parameter of highly pure silicon single crystals. Zeitschrift für Physik B Condensed Matter, 1982. 48(1): p. 17-21.

96. USA. Physical Measurement Laboratory National Insitute for Science and Technology. Available from: https://www.nist.gov/pml/weights-and-measures.

97. A. G. Wagh and S. Abbas, High-precision determination of the neutron coherent scattering length. Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology, 2005. 110(3).

98. W. E. Wallace and W. L. Wu, A novel method for determining thin film density by energy-dispersive x-ray reflectivity. Applied Physics Letters, 1995. 67(9): p. 1203-1205.

99. Charles F. Majkrzak, John F. Ankner, and James L. Wood, Subsurface profile refinement for neutron specular reflectivity, in Neutron Optical Devices and Applications. 1992. p. 260-269.

100. T. Ougizawa, G. T. Dee, and D. J. Walsh, PVT properties and equations of state of polystyrene: molecular weight dependence of the characteristic parameters in equation-of-state theories. Polymer, 1989. 30(9): p. 1675-1679.

101. W. E. Wallace, N. C. Beck Tan, W. L. Wu, and S. Satija, Mass density of polystyrene thin films measured by twin neutron reflectivity. The Journal of Chemical Physics, 1998. 108(9): p. 3798-3804.

102. Bernard d'Espagnat, The Quantum Theory and Reality. Scientific American, 1979. 241(5): p. 158-181.

103. Enrico G. Beltrametti, Jean Marc Levy-Leblond, and North Atlantic Treaty Organization. Scientific Affairs Division., Advances in quantum phenomena. NATO ASI series Series B, Physics. 1995, New York: Plenum Press. viii, 377 p.

104. E. Joos, Decoherence and the appearance of a classical world in quantum theory. 2nd ed. 2003, Berlin ; New York: Springer. xii, 496 p.

105. C. A. Chatzidimitriou-Dreismann, T. Abdul-Redah, R. M. F. Streffer, and J. Mayers, Sub-femtosecond dynamics and dissociation of C-H bonds in solid polystyrene and liquid benzene. The Journal of Chemical Physics, 2002. 116(4): p. 1511-1518.

106. C. A. Chatzidimitriou-Dreismann, T. Abdul Redah, R. M. F. Streffer, and J. Mayers, Anomalous Deep Inelastic Neutron Scattering from Liquid H2O- D2O: Evidence of Nuclear Quantum Entanglement. Physical Review Letters, 1997. 79(15): p. 2839-2842.

107. J. Bowers C. A. Chatzidimitriou-Dreismann, I. A., T. Abdul Redah McLure, R. M. F. Streffer, and, and R. Steitz. Berlin Neutron Scattering Center 1996. Report No. PHY-04-239.

108. J. Bowers C. A. Chatzidimitriou-Dreismann, I. A., T. Abdul Redah McLure, R. M. F. Streffer, and, and R. Steitz. Berlin Neutron Scattering Center, 1996. Report No. PHY-04-267.

109. M. K. Dutta-Choudhury and W. Alexander Van Hook, Isotope effects in aqueous systems. 11. Excess volumes in water/water-d2 mixtures. The apparent molar volume of sodium chloride water/water-d2 mixture. The Journal of Physical Chemistry, 1980. 84(21): p. 2735-2740.

110. Andrzej Urbanczyk and W. Alexander Van Hook, Continuous-dilution differential refractometry at useful precision Isotope effects on polarizability in liquids. A new method to determine excess volumes. Application to (water + deuterium oxide), (acetone + d6- acetone), and at T= 298.15 K and A = (470, 520, 559 and 650) nm. The Journal of Chemical Thermodynamics, 1996. 28(9): p. 987-1008.

111. V. K. Ignatovich, Masahiko Utsuro, and Ph. V. Ignatovich, Neutron-electron interaction: Transmission and scattering amplitudes and interference corrections. Physical Review C, 1999. 59(2): p. 1136-1148.

112. W. Graeff and et al. J. Phys.C, 1977. 90: p. 530.

113. T. Potocar, M. Zawisky, H. Lemmel, J. Springer, and M. Suda, Neutron interferometric measurement and calculations of a phase shift induced by Laue transmission. Acta Crystallographica Section A Foundations and Advances, 2015. 71(5): p. 534-541.

114. J. Springer, M. Zawisky, H. Lemmel, and M. Suda, A neutron interferometric measurement of a phase shift induced by Laue transmission. Acta Crystallographica Section A Foundations of Crystallography, 2009. 66(1): p. 17-21.

115. M. Zawisky, M. Baron, R. Loidl, and H. Rauch, Testing the world's largest monolithic perfect crystal neutron interferometer. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2002. 481(1-3): p. 406-413.

116. M. Zawisky, J. Springer, R. Farthofer, and U. Kuetgens, A large-area perfect crystal neutron interferometer optimized for coherent beam-deflection experiments: Preparation and performance. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2010. 612(2): p. 338-344.

117. M.V. Berry, Quantal phase factors accompanying adiabatic changes. Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences, 1984. 392(1802): p. 45-57.

118. Eliahu Cohen, Hugo Larocque, Frédéric Bouchard, Farshad Nejadsattari, Yuval Gefen, and Ebrahim Karimi, Geometric phase from Aharonov-Bohm to Pancharatnam-Berry and beyond. Nature Reviews Physics, 2019. 1(7): p. 437-449.

119. M. Born and V. Fock, Beweis des Adiabatensatzes. Zeitschrift für Physik, 1928. 51(3-4): p. 165-180.

120. R.Penrose and W. Rindler, Spinors and space-time. Cambridge monographs on mathematical physics. 1984, Cambridge Cambridgeshire ; New York: Cambridge University Press.

121. T. Bitter and D. Dubbers, Manifestation of Berry's topological phase in neutron spin rotation. Physical Review Letters, 1987. 59(3): p. 251-254.

122. Y. Aharonov and J. Anandan, Phase change during a cyclic quantum evolution. Physical Review Letters, 1987. 58(16): p. 1593-1596.

123. Jeeva Anandan, The geometric phase. Nature, 1992. 360(6402): p. 307-313.

124. D. A. Korneev, V. I. Bodnarchuk, and L. S. Davtyan, Observation of nonadiabatic geometrical effects in a time-of-flight experiment with polarized neutrons. Physica B: Condensed Matter, 1995. 213-214: p. 993-995.

125. В. И. Боднарчук, Л. С. Давтян, and Д. А.. Корнеев, Эффекты геометрической фазы в нейтронной оптике. Успехи физических наук, 1996. 166(2): p. 185-194.

126. Herbert J. Bernstein, Spin Precession During Interferometry of Fermions and the Phase Factor Associated with Rotations Through 2n Radians. Physical Review Letters, 1967. 18(24): p. 1102-1103.

127. H. Rauch, A. Wilfing, W. Bauspiess, and U. Bonse, Precise determination of the 4n-periodicity factor of a spinor wave function. Zeitschrift für Physik B Condensed Matter and Quanta, 1978. 29(3): p. 281-284.

128. H. Rauch, A. Zeilinger, G. Badurek, A. Wilfing, W. Bauspiess, and U. Bonse, Verification of coherent spinor rotation of fermions. Physics Letters A, 1975. 54(6): p. 425-427.

129. S. A. Werner, R. Colella, A. W. Overhauser, and C. F. Eagen, Observation of the Phase Shift of a Neutron Due to Precession in a Magnetic Field. Physical Review Letters, 1975. 35(16): p. 1053-1055.

130. Herbert J. Bernstein and Anton Zeilinger, Exact spin rotation by precession during neutron interferometry. Physics Letters A, 1980. 75(3): p. 169-172.

131. F. Mezei, in "Neutron Interferometry". 1979, Oxford Univ. Press, London and New York. p. 265.

132. F. Mezei, Zeeman energy, interference and Neutron Spin Echo: A minimal theory. Physica B+C, 1988. 151(1-2): p. 74-81.

133. Yakir Aharonov and Leonard Susskind, Observability of the Sign Change of Spinors under 2n Rotations. Physical Review, 1967. 158(5): p. 1237-1238.

134. Zeilinger A. Eder G. Nuovo Cimento, 1976. 34B

135. Gerald T. Moore, Dynamical Rotations of Spinors and Other Quantum Systems. American Journal of Physics, 1970. 38(10): p. 1177-1180.

136. Th Krist, C. Pappas, Th Keller, and F. Mezei, The polarizing beam splitter guide at BENSC. Physica B: Condensed Matter, 1995. 213-214: p. 939-941.

137. O. Schaerpf, Properties of beam bender type neutron polarizers using supermirrors. Physica B: Condensed Matter, 1989. 156-157: p. 639-646.

138. R. R. Newton and C. Kittel, On a Proposal for Determining the Thickness of the Transition Layer between Ferromagnetic Domains by a Neutron Polarization Experiment. Physical Review, 1948. 74(11): p. 1604-1605.

139. S. Pancharatnam, Generalized theory of interference, and its applications. Proceedings of the Indian Academy of Sciences - Section A, 1956. 44(5): p. 247-262.

140. Apoorva G. Wagh and Veer Chand Rakhecha, On measuring the Pancharatnam phase. I. Interferometry. Physics Letters A, 1995. 197(2): p. 107-111.

141. Apoorva G. Wagh and Veer Chand Rakhecha, Geometric phase in neutron interferometry. Physics Letters A, 1990. 148(1-2): p. 17-19.

142. S. A. Werner, R. Colella, A. W. Overhauser, and C. F. Eagen, Observation of the Phase Shift of a Neutron Due to Precession in a Magnetic Field. Physical Review Letters, 1975. 35(16): p. 1053-1055.

143. M. M. Agamalyan, G. M. Drabkin, and V. I. Sbitnev, Spatial spin resonance of polarized neutrons. A tunable slow neutron filter. Physics Reports, 1988. 168(5): p. 265-303.

144. S. I. VinitskiT, V. L. Derbov, Vladimir M. Dubovik, B. L. Markovski, and Yu P. StepanovskiT, Topological phases in quantum mechanics and polarization optics. Soviet Physics Uspekhi, 1990. 33(6): p. 403-428.

145. R. Simon, N. Mukunda, and E. C. G. Sudarshan, Hamilton's theory of turns and a new geometrical representation for polarization optics. Pramana, 1989. 32(6): p. 769-792.

146. Иоффе А.И., Кузьмин В.И, Сбитнев В.И., and Забиякин В.С., Измерение топологического фазового сдвига методом нейтронной интерферометрии. . Препринт ЛИЯФ -1657, 1990.

147. F. Bloch, Nuclear Induction. Physical Review, 1946. 70(7-8): p. 460-474.

148. Забидаров Е.И. Драбкин Г.М., Касман Я.А., Окороков А.И., Исследование фазового перехода в никеле с помощью поляризованных нейтронов. ЖЭТФ, 1969. 56 (2).

149. F. Mezei, Neutron spin echo: A new concept in polarized thermal neutron techniques. Zeitschrift für Physik A Hadrons and nuclei, 1972. 255(2): p. 146-160.

150. R. Gähler, R. Golub, K. Habicht, T. Keller, and J. Felber, Space-time description of neutron spin echo spectrometry. Physica B: Condensed Matter, 1996. 229(1): p. 1-17.

151. L. Kay Nicholson, The neutron spin-echo spectrometer: A new high resolution technique in neutron scattering. Contemporary Physics, 2006. 22(4): p. 451-475.

152. S. Pasini, O. Holderer, T. Kozielewski, D. Richter, and M. Monkenbusch, J-NSE-Phoenix, a neutron spin-echo spectrometer with optimized superconducting precession coils at the MLZ in Garching. Review of Scientific Instruments, 2019. 90(4).

153. M. Ohl, M. Monkenbusch, T. Kozielewski, B. Laatsch, Ch Tiemann, and D. Richter, Correction elements for ultra-high resolution NSE spectrometer. Physica B: Condensed Matter, 2005. 356(1-4): p. 234-238.

154. R. Gähler and R. Golub, A high resolution neutron spectrometer for quasielastic scattering on the basis of spin-echo and magnetic resonance. Zeitschrift für Physik B Condensed Matter, 1987. 65(3): p. 269-273.

155. R. Golub and R. Gähler, A neutron resonance spin echo spectrometer for quasi-elastic and inelastic scattering. Physics Letters A, 1987. 123(1): p. 43-48.

156. R. Gähler, R. Golub, and T. Keller, Neutron resonance spin echo—a new tool for high resolution spectroscopy. Physica B: Condensed Matter, 1992. 180-181: p. 899-902.

157. А.И.Базь. Ядерная Физика, 1966. 4: p. 252.

158. В.Ф.Рыбаченко. Ядерная Физика, 1967. 5: p. 895.

159. A. I. Frank, I. V. Bondarenko, A. V. Kozlov, P. H0gh0j, and G. Ehlers, Larmor clock and measuring of neutron interaction time with quantum objects. Physica B: Condensed Matter, 2001. 297(1-4): p. 307-310.

160. И. В. Бондаренко А. И. Франк, В. В. Васильев, И. Андерсон, Г. Элер, П. Хогхой, Измерение времени взаимодействия нейтрона с квантовыми объектами. Письма в ЖЭТФ, , 2002. том 75 (выпуск 12): p. 729-733.

161. M. Theo Rekveldt, Novel SANS instrument using Neutron Spin Echo. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 1996. 114(3-4): p. 366-370.

162. Ian S. Anderson, Gian P. Felcher, Bruno Guerard, Suzanne G. E. te Velthuis, Janos Major, Helmut Dosch, Charlotte Anderson, Klaus Habicht, and Thomas Keller, Spinecho resolved grazing incidence scattering (SERGIS) of cold neutrons, in Advances in Neutron Scattering Instrumentation. 2002.

163. M. Th Rekveldt, Novel instrumentation concepts using polarised neutrons. Physica B: Condensed Matter, 2000. 276-278: p. 55-58.

164. W. G. Bouwman, M. van Oossanen, O. Uca, W. H. Kraan, and M. T. Rekveldt, Development of spin-echo small-angle neutron scattering. Journal of Applied Crystallography, 2000. 33(3): p. 767-770.

165. Manuel Sanchez del Rio, Klaus Lieutenant, Geza Zsigmond, Sergey Manoshin, Michael Fromme, Heloisa N. Bordallo, Dickon Champion, Judith Peters, and Ferenc Mezei, Neutron instrument simulation and optimization using the software package VITESS, in Advances in Computational Methods for X-Ray and Neutron Optics. 2004. p. 134145.

166. K. Lefmann, P. K. Willendrup, L. Udby, B. Lebech, K. Mortensen, J. O. Birk, K. Klen0, E. Knudsen, P. Christiansen, J. Saroun, J. Kulda, U. Filges, M. Konnecke, P. Tregenna-Piggott, J. Peters, K. Lieutenant, G. Zsigmond, P. Bentley, and E. Farhi, Virtual experiments: the ultimate aim of neutron ray-tracing simulations. Journal of Neutron Research, 2008. 16(3): p. 97-111.

167. P. A. Seeger, L. L. Daemen, E. Farhi, W. T. Lee, X. L. Wang, L. Passell, J. Saroun, and G. Zsigmond, Monte carlo code comparisons for a model instrument. Neutron News, 2006. 13(4): p. 24-29.

168. J. Saroun and J. Kulda, Raytrace of Neutron Optical Systems with RESTRAX, in Modern Developments in X-Ray and Neutron Optics. 2008. p. 57-68.

169. http://www.infolytica.com/en/products/magnet/.

170. http://www.ansys.com/.

171. A. loffe, K. Bussmann, L. Dohmen, L. Axelrod, G. Gordeev, and Th. Bruckel, LAP-ND: a new instrument for vector polarization analysis and neutron depolarization measurements at FRJ-2. Physica B: Condensed Matter, 2004. 350(1-3): p. E815-E818.

172. F. Bloch and A. Siegert, Magnetic Resonance for Nonrotating Fields. Physical Review, 1940. 57(6): p. 522-527.

173. S. V. Grigoriev, A. I. Okorokov, and V. V. Runov, Peculiarities of the construction and application of a broadband adiabatic flipper of cold neutrons. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1997. 384(2-3): p. 451-456.

174. A. N. Bazhenov, V. M. Lobashev, A. N. Pirozhkov, and V. N. Slusar, An adiabatic resonance spin-flipper for thermal and cold neutrons. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1993. 332(3): p. 534-536.

175. Драбкин Г.М., Анализ энергетического спектра поляризованных нейтронов с помощью магнитного поля. ЖЭТФ, 1962. 43(2).

176. M .Agamalyan, G .Drabkin, and V.Lebedev, Monochromatization of polarized neutrons by the method of spatial spin resonance. Sov. Phys. JETP 1977. 46.

177. G .M .Drabkin, V .A.Trunov, and V .V.Runov. Sov.Phys. JETP, 1968. 27.

178. M.M. Agamalyan and V.V. Deriglazov, Spatial spin resonance in amplitude-modulated magnetic fields. Sov. Phys. JETP 1982. 56.

179. G. Badurek, A. Kollmar, A. Seeger, and W. Schalt, Use of a Drabkin spin resonator in inverted geometry neutron time-of-flight spectroscopy. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1991. 309(1-2): p. 275-283.

180. Manoshin S.A., Ph.D. Thesis "New software tools for simulations of new instruments for the future neutron sources." 2005, TU- Berlin: Berlin.

181. N. Arend and W. Haussler, A quantum-mechanical description of Rotating Field Spin Echo. EPL (Europhysics Letters), 2011. 96(4).

182. Robert Georgii, Peter Boni, Marc Janoschek, Christian Schanzer, and Shah Valloppilly, MIRA—A flexible instrument for VCN. Physica B: Condensed Matter, 2007. 397(1-2): p. 150-152.

183. T. Keller, P. Zimmermann, R. Golub, and R. Gähler, Demonstration of a "bootstrap" method for neutron resonance spin echo (NRSE) spectrometry. Physica B: Condensed Matter, 1990. 162(3): p. 327-330.

184. R. Gähler and R. Golub, Quantum-Mechanical Effects on Beam Chopping. Le Journal de Physique Colloques, 1984. 45(C3): p. C3-229-C3-234.

185. C. Franz, O. Soltwedel, S. Säubert, A. Wendl, W. Gottwald, F. Haslbeck, L. Spitz, and C. Pfleiderer, Longitudinal Neutron Resonance Spin Echo Spectroscopy under Large Energy Transfers. Journal of Physics: Conference Series, 2019. 1316.

186. Wolfgang Häussler and Ulrich Schmidt, Effective field integral subtraction by the combination of spin echo and resonance spin echo. Phys. Chem. Chem. Phys., 2005. 7(6): p. 1245-1249.

187. R. Golub T. Keller, and R. Gähler,, Scattering and inverse scattering in pure and applied science, ed. E.R. Pike and P.C.l. Sabatier. 2002, San Diego, Calif.: Academic Press.

188. S. Pasini, O. Holderer, T. Kozielewski, D. Richter, and M. Monkenbusch, J-NSE-Phoenix, a neutron spin-echo spectrometer with optimized superconducting precession coils at the MLZ in Garching. Review of Scientific Instruments, 2019. 90(4).

189. M. Ohl, M. Monkenbusch, N. Arend, T. Kozielewski, G. Vehres, C. Tiemann, M. Butzek, H. Soltner, U. Giesen, R. Achten, H. Stelzer, B. Lindenau, A. Budwig, H. Kleines, M. Drochner, P. Kaemmerling, M. Wagener, R. Möller, E. B. Iverson, M. Sharp, and D. Richter, The spin-echo spectrometer at the Spallation Neutron Source (SNS). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 2012. 696: p. 85-99.

190. O. Holderer, O. Ivanova, J-NSE: Neutron spin echo spectrometer. Journal of large-scale research facilities JLSRF, 2015. 1.

191. https://neutrons.ornl.gov/nse.

192. V. Bodnarchuk, V. Sadilov, S. Manoshin, R. V. Erhan, and A. Ioffe, Expected performance of time-gradient magnetic field SESANS diffractometer at pulsed reactor IBR-2. Journal of Physics: Conference Series, 2017. 862.

193. F. Mezei, Neutron spin echo and polarized neutrons., in Neutron Inelastic Scattering,. 1977, IAEA: Vienna. p. 125.

194. T. Keller, R. Golub, F. Mezei, and R. Gähler, A neutron resonance spin-echo spectrometer (NRSE) with tiltable fields. Physica B: Condensed Matter, 1997. 241-243: p. 101-103.

195. V. I. Bodnarchuk, W. H. Kraan, M. T. Rekveldt, and A. Ioffe, Neutron spin turners with a rotating magnetic field: first experiments. Measurement Science and Technology, 2008. 19(3).

196. A. Ioffe, V. Bodnarchuk, K. Bussmann, and R. Müller, Larmor labeling by time-gradient magnetic fields. Physica B: Condensed Matter, 2007. 397(1-2): p. 108-111.

197. Timofei Krouglov, Ignatz M. de Schepper, Wim G. Bouwman, and M. Theo Rekveldt, Real-space interpretation of spin-echo small-angle neutron scattering. Journal of Applied Crystallography, 2003. 36(1): p. 117-124.

198. Isaac Amidror, The theory of the Moiré phenomenon. Computational imaging and vision. 2000, Dordrecht ; Boston: Kluwer Academic. xvii, 474 p.

199. Гордеев Г. П., Лебедев В. Т., "О возможности измерения парциальных динамических законов рассеяния нейтронов в сложных системах", . Письма в ЖТФ, 1985. 11(13 ): p. 820-824.

200. B. Farago and F. Mezei, Study of magnon dynamics in Fe near Tc by modified neutron spin echo techniques. Physica B+C, 1986. 136(1-3): p. 100-102.

201. F. Mezei, G. Drabkin, and A. Ioffe, Polarimetric neutron spin echo. Physica B: Condensed Matter, 2001. 297(1-4): p. 9-13.

202. B. J. Chang, R. Alferness, and E. N. Leith, Space-invariant achromatic grating interferometers: theory. Applied Optics, 1975. 14(7).

203. И.М. Франк, А.И. Франк, Письма в ЖЭТФ, 1978. 28 р. 559-567.

204. A.Ioffe, Aberration-free diffraction-grating neutron interferometer. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1988. 268(1): p. 169-178.

205. G. V. Kulin, A. I. Frank, S. V. Goryunov, P. Geltenbort, M. Jentschel, V. A. Bushuev, B. Lauss, P. Schmidt-Wellenburg, A. Panzarella, and Y. Fuchs, Spectroscopy of ultracold neutrons diffracted by a moving grating. Physical Review A, 2016. 93(3) 033606.

206. A. I. Frank, P. Geltenbort, G. V. Kulin, D. V. Kustov, V. G. Nosov, and A. N. Strepetov, Neutron diffraction at a moving grating as a nonstationary quantum phenomenon. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters, 2005. 81(9): p. 427-431.

207. Olaf Holderer and Oxana Ivanova, J-NSE: Neutron spin echo spectrometer. Journal of large-scale research facilities JLSRF, 2015. 1.

208. F. Mezei, Neutron Spin Echo. Lecture Notes in Physics, ed. e.b.F. Mezei. Vol. 128. 1980: (Springer Verlag, Berlin, 1980).

209. Michael Monkenbusch, On solenoid design for neutron spin echo spectrometers. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1990. 287(3): p. 465-475.

210. R. Maruyama, M. Hino, H. Hayashida, M. Kitaguchi, N. Achiwa, D. Yamazaki, T. Ebisawa, and K. Soyama, A beam divergence correction mirror for neutron resonance spin echo. Physica B: Condensed Matter, 2009. 404(17): p. 2594-2599.

211. M. Kitaguchi, M. Hino, Y. Kawabata, H. Hayashida, S. Tasaki, R. Maruyama, and T. Ebisawa, Correction for beam divergence effect in a NRSE spectrometer with high resolution. Measurement Science and Technology, 2008. 19(3).

212. R. Pynn, Neutron spin-echo and three-axis spectrometers. Journal of Physics E: Scientific Instruments, 1978. 11(11): p. 1133-1140.

213. H. H. J. ten Kate, R. A. Hartmann, C. M. E. Zeyen, B. ten Haken, and L. J. M. van de Klundert, Construction of optimized superconducting spin precession magnets for neutron spectroscopy. IEEE Transactions on Magnetics, 1989. 25(2): p. 1688-1691.

214. Takayoshi Takeda, Shigehiro Komura, Hideki Seto, Michihiro Nagai, Hideki Kobayashi, Eiji Yokoi, Claude M. E. Zeyen, Tooru Ebisawa, Seiji Tasaki, Yuji Ito, Shiro Takahashi, and Hideki Yoshizawa, A neutron spin echo spectrometer with two optimal field shape coils for neutron spin precession. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, 1995. 364(1): p. 186-192.

215. C. M. E. Zeyen, M. Berneron, K. Kakurai, M. Nishi, K. Nakajima, T. Sakaguchi, Y. Kawamura, S. Watanabe, K. Sasaki, and Y. Endoh, Thermal neutron spin echo three-axis spectrometer with neVresolution. Neutron News, 1997. 8(4): p. 7-10.

216. T. Keller, P. Aynajian, S. Bayrakci, K. Buchner, K. Habicht, H. Klann, M. Ohl, and B. Keimer, Scientific Review: The Triple Axis Spin-Echo Spectrometer TRISP at the FRM II. Neutron News, 2007. 18(2): p. 16-18.