中子束更精确的探头比X射线，也可以用来寻找物理‘十五’部队
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一个国际研究组使用中子束进行上硅pendellösung干涉，既提供这种技术迄今，和硅晶体和中子本身两者的性质的“快照”的最高高精度测量。的中子束的独特性质也使其适合于潜在检测的存在“第五力，”连接到一些物理的最深奥秘，诸如暗能量或额外的空间维度的存在难以实现的力。
Pendellösung干涉是已被用于确定液晶材料性质的光学技术 - 特别是硅 - 如它的机械性能和热性能以及如何保持它一起的力（在其内的原子）被布置。
“尽管硅是无处不在的，我们仍在了解其最基本的属性，”艾伯特·扬，在北卡罗莱纳州立大学物理学教授和研究的合着者说。“中子，因为它有不收费的，是优秀的作为探针使用，因为它与材料中的电子就没有任何接触强烈。X射线由于它们与电子的相互作用的测量在材料内的原子力时有一些缺点“。
该研究小组在使用美国国家标准与技术研究所（NIST）中子研究中心中子束上一个完美的硅晶体进行pendellösung干涉。该小组是由本杰明Heacock领导，而他在北卡罗来纳州的研究生，并与NIST仪器科学家，迈克尔·胡贝尔密切合作。
虽然晶体结构的研究通常与X射线进行，中子束是幅度原子电子密度比X射线，这使得它的硅晶体的振动性质的理想探针较不敏感的订单。
完美硅晶体是其中在每个平面内的原子的片材是相同的，并在整个晶体它们的间距和取向重复。中子与这些平面作为量子波相互作用，并且当所述平面作为在一个完美的晶体取向，所述中子束可以从晶面反复反射。每个反射反弹中子断晶体中的原子的，以及反射波编码这些相互作用。当中子波终于从晶体逃脱，反弹的历史提供了关于如何在原子力安排，以及如何影响中子数据。
硅晶体的定向非常精确，以识别出特定的反射条件。然后，晶体围绕垂直轴旋转，产生波的图案，这给研究小组提供了晶体内部原子力如何排列的数据。
在这项工作之前，pendellösung只对光束相对于晶体平面的一次对准进行过(称为布拉格条件)。在这项工作中，用中子测量了两个新的布拉格条件，精度提高了约四倍。
“不像以前pendellösung测量，我们的技术给你的晶体内的超精确的属性和力量 - 包括中子电荷半径和短距力量 - 这可以增加我们的不只是硅的理解，但中子本身，”杨说。
短程力指的是物理学家已经理论化的存在但还没有被观测到的尚未发现的力，它可以与暗能量，或具有额外空间维度的引力新理论联系起来。杨希望，通过对短程力的探索，科学家可以深入了解这些更大的问题。这项工作还提供了新的工具和新的科学家群体，他们可以通过小规模实验来解决这些问题。
“关于这项工作的一件大事，不仅是精度 - 我们可以在晶体中具体观测磨练 - 而且我们能与桌面实验，而不是一个大的对撞机做。”杨说。“让这些小规模的，精确的测量可能取得进展的一些对基本物理最具挑战性的问题。”
这项研究发表在科学获得了美国能源部(拨款89243019SSC000025和DE-FG02-97ER41042)、国家科学基金(拨款hy -1307426)、加拿大自然科学与工程理事会发现计划和加拿大第一卓越研究基金的支持。希科克是第一作者。共同研究人员包括来自NIST的研究人员;日本名古屋大学;杜兰大学;加拿大滑铁卢大学;日本Hirosawa理化研究所先进光子学中心;三角大学核实验室，数控;高能加速器研究组织，筑波，日本。北卡罗来纳州立大学(NC State)物理学教授保罗·霍夫曼(Paul Huffman)也对这项工作做出了贡献。
皮克-
编辑报告下面是摘要。
“Pendellössung干涉探头中子电荷半径，晶格动力学和第五股势力”
作者: Benjamin Heacock, Robert Valdillez, Albert Young，北卡罗莱纳州立大学;Albert Henins, Michael Huber, NIST;Fujie Takuhiro, Katsuya Hirota, Masaaki Kitaguchi, Hirohiko Shimizu，名古屋大学日本;细田拓哉，武田正弘，山形丰;日本埼玉县理研先进光子学中心;罗伯特·霍恩，杜兰大学;Dmitry Pushin，滑铁卢大学，加拿大安大略省
发表:2021年9月10日科学
抽象的：
结构因素描述如何入射辐射从材料如硅和锗散射和表征材料和散射粒子之间的物理相互作用。我们用中子pendellosung干涉，使（220）的精确测量和（400）neutronsilicon结构等因素，实现四个提高（111）结构因素的不确定性因素。这些数据提供了对硅德拜 - 沃勒因子在室温下和均方中子电荷半径的测量结果。与德拜 - 沃勒因子和电荷半径的现有测量相结合，所测量的结构因素也通过幅度在20时至10纳米的长度尺度范围内的顺序提高上的汤川改性重力的强度限制。
