Diffusion des neutrons lents par l'hydrogène liquide

Abstract
The differential slow neutron scattering cross section by liquid hydrogen is expressed, under some reasonable assumptions, as a product of two factors of simple physical meaning. The first factor, throughout spin correlations, involves transitions between molecular states and finally leads to a kind of an angular dependent scattering length, which is computed exactly for every transition in the rigid rotator approximation. One is then left with a second factor depending only on the translational motion of the molecules, which turns out to be a Fourier transform of the well-known pair correlation function for a monatomic liquid. It is shown that what one might call the " coherent " part of the scattering, i.e. the part involving correlation between pairs of distinct molecules, is negligible. So the scattering is mainly related to the so-called self correlation function. Recoil appears naturally as a prominent feature. It is shown that the scattering is generally well described by means of a perfect gas model, taking into account the recoil of the molecules. This model leads to well-separated peaks at a given angle. The small angle elastic scattering, where the perfect gas model is no longer valid, should allow for the measurement of a coefficient of self diffusion.

Résumé
La section efficace différentielle de diffusion des neutrons lents est mise sous une forme simple qui fait intervenir d'une part un facteur de forme provenant des éléments de matrice de transition, d'autre part une transformée de Fourier d'une fonction de corrélation n'intéressant que les centres de masse des molécules et caractérisant la dynamique du liquide proprement dit. Il est montré que la partie qu'on peut appeler « cohérente » de la diffusion, c'est-à-dire celle qui est associée aux corrélations entre molécules différentes, est négligeable. La diffusion fait essentiellement intervenir la fonction d'autocorrélation. L'importance du recul est mise en évidence. On montre qu'un modèle de gaz parfait tenant compte du recul est raisonnable dans le cas général. Il conduit à des raies inélastiques bien séparées. Le cas de la diffusion élastique aux petits angles doit permettre la mesure d'un coefficient de self diffusion.