物質の構造と運動を
調べる中性子散乱
物質を構成する最小基本粒子である中性子は、透過力に 優れ、微小磁石（スピン）の性質を持つので、原子の中心に ある原子核やその周りにある電子のつくる磁場（磁気 モーメント）と力を及ぼし合います。この性質を利用して 多数の中性子を物質に当て、その散乱の仕方（方向・ス ピード・スピンの向きの変化）を測り、物質内での原子や 磁気モーメントの配列や運動の様子を知る実験方法を 「中性子散乱」と言います。
この方法により物質の性質や機能が、原子・分子の配列や 運動状態とどのように関わっているかを解明することが できるため、物性物理のみならず、化学・高分子科学・生物 学・材料科学などの広い分野で研究に応用されています。 当施設では、中性子の線源である研究用原子炉（日本原子 力研究所）に大規模な実験装置を設置して中性子散乱の 全国共同利用を進めるとともに、高温超伝導をはじめと する物性発見の機構解明の研究に取り組んでいます。
Neutron scattering - a unique tool to study the structure and dynamics of matter
Neutron is one of ingredients which form nuclei or atoms. It can penetrate deep inside of materials and interact with a nucleus or magnetic fields created by electrons which surround the nucleus. To utilize such neutron properties, crystal and magnetic structures in the materials are investigated by neutrons, and this method is called "Neutron Scattering".
The Neutron Science Laboratory (NSL) provides a large scale General User Program for Neutron Scattering. Under this program, close to 300 proposals are submitted each year, and the number of visiting users under this program reaches over 6000 (personday/ year). Major research areas include solid state physics (strongly correlated electron systems, high Tc superconductors, heavy fermion systems, low dimensional magnetism, high-pressure physics etc.), fundamental physics and neutron beam optics, polymer, chemistry, biology, and materials sciences.
日本原子力研究開発機構所有研究用原子炉JRR-3．Research Reactor, JRR-3, at Japan Atomic Energy Agency (JAEA)
Neutron scattering spectrometers in the guide hall of JRR-3
中性子小角散乱によるナノコンポジットゲルの変形機構の研究．図は応力̶延伸比曲線と対応する2次元中性子散乱パターン． 水分率が90％にもおよぶゲルにもかかわらず，10倍以上の延伸が可能． その秘密は厚み1nm 直径30nmの板状粘土鉱物と高分子の架橋構造にある．
Small-angle neutron-scattering study on deformation mechanism for nanocomposite polymer gels. Stress vs stretching-ratio plot with two-dimensional scattering patterns.
Although the water content is more than 90%, the gel can be stretched to more than 10 times its original length owing to network structure of polymer chains and clay platelets of 1 nm thickness and 30 nm diameter.
中性子非弾性散乱による磁性準結晶中のスピンダイナミクスの研究．
図は（左上）準周期格子の典型例であるペンローズ格子,（ 左下）Zn-Mg-希土類磁
性準結晶の粉末非弾性散乱スペクトル，（右）2回面内の単結晶非弾性散乱強度分
布。準結晶はペンローズ格子に代表されるように周期性を持たない特殊な固体
であるが，Zn-Mg-希土類磁性準結晶において正12面体クラスターに局在する
特異な磁気揺動が観測された．Neutron inelastic-scattering study on spin dynamics in magnetic quasicrystals. (Top left) The Penrose lattice as a typical example of quasiperiodic lattices. (Bottom left) Powder inelastic-scattering spectrum from a Zn-Mg-rare-earth magnetic quasicrystal. (Right) Intensity map of single quasicrystal in the twofold plane. A quasicrystal is a novel form of solid with a quasiperiodic lattice structure. Using neutron inelastic scattering, we found that spins in magnetic quasicrystals exhibit intriguing spin dynamics strongly localized in dodecahedral clusters.
パルス冷中性子分光器(AGNES)によるルベアン酸銅水和物のプロトン伝導の
研究。準弾性散乱スペクトル（左下）から拡散係数（右上）を計算し，プロトン伝導
モデル（左上）との比較を行う．Study on proton conductivity of copper rubeanate hydrates using a pulse cold-neutron spectrometer (AGNES, JRR-3). The diffusion coefficients (upper right) were calculated from the quasielastic spectra (lower left) and compared with the model of proton conduction (upper left).
中性子散乱用2方向フォーカシングアナライザー，モノクロメータ．Doubly focusing analyzer and monochromator for neutron scattering.