hrvatski

Neutrino i antineutrino - jezgra udarni presjeci zasnovani na relativistickoj kvazicesticnoj aproksimaciji slucajnih faza

Neutrino i antineutrino - jezgra interakcije ƒ çine va≈ æ nu ulogu u mnogim procesima u nuklearnoj fizici, fizici elementarnih ƒ çestica i astrofizici \cite{;Paar.08};. Ove interakcije su posljedica slabe interakcije ali su i jako osjetljive na mikroskopsku strukturu jezgara kako osnovnog tako i pobuƒ ëenih stanja. Da bismo rije≈ °ili problem neutrino i antineutrino - jezgra interakcije, potreban je najprije teorijski okvir kojim je moguƒ áe dobiti rje≈ °enja nuklearnog problema mno≈ °tva ƒ çestica koji ukljuƒ çuje jaku i elektromagnetsku interakciju. Oko jedne polovice svih elemenata te≈ æ ih od masenog broja $A=60$ nastalo je u $r$ procesu nukleosinteze \cite{;Lan.00};. Iako je $r$ proces empiriƒ çki obja≈ °njen kao uzastopne reakcije uhvata neutrona koji se suprostavljaju reakcijama $\beta$ raspada za koji je nu≈ æ an ekstremno jak tok neutrona koji je uvijek povezan s astrofiziƒ çkim eksplozijama, neki aspekti $r$ procesa jo≈ ° nisu dovoljno rasvjetljeni. Upravo neutrino-jezgra interakcije kod eksplozija supernove tipa II daju dodatni doprinos $r$ procesu poglavito kod jezgri kojima je broj neutrona blizak magiƒ çnom broju (\emph{;N=50, 82 i 126};) tako da ubrzaju proces koji teƒ çe $\beta$ raspadima i time ubrzaju proces stvaranja te≈ æ ih jezgri. Teorijsko razumijevanje procesa kao i model koji bi davao predikcije udarnih presjeka su izuzetno va≈ æ ni za obja≈ °njenja eksperimenata s neutrinima i eksperimenata koji ukljuƒ çuju detekciju neutrina. Do sada su dostupni podaci s nekoliko institucija na kojima su provedena mjerenja neutrino-jezgra interakcija: LSND (\emph{;Liquid Scintillator Neutrino Detector, Los Alamos National Laboratory};) \cite{;Ath.97};, KARMEN (\emph{;Karlsruhe Rutherford Medium Energy Neutrino Experiment, Rutherford Appleton Laboratory};) \cite{;Bod.92, Bod.94}; i LAMPF (\emph{;Los Alamos Meson Physics Facility};) \cite{;Kra.92, Koe.92}; meƒ ëutim samo za $^{;12};$C, i $^{;56};$Fe jezgre s tim da s $^{;56};$Fe postoji samo jedan rezultat s izrazito velikom nepouzdano≈ °ƒ áu. U planiranju su novi eksperimentali programi na ORNL (\emph{;Oak Ridge National Laboratory};) koji ƒ áe omoguƒ áiti eksperimente sa ≈ ° irokim rasponom jezgara meta i s neutrinima koji ƒ áe se proizvoditi bilo iz reakcija raspada piona u mirovanju bilo iz $\beta$ snopova koristeƒ ái $\beta$ raspad ubrzanih radioaktivnih iona. U poglavlju \ref{;pog_2}; se obraƒ ëuje teorijska pozadina problema neutrino i antineutrino-jezgra udarnih presjeka. Najprije je izlo≈ æ en formalizam udarnog presjeka, a zatim i detalji matematiƒ çkog modela koji davaju vrijednosti pojednim matriƒ çnim elementima. U radu je kori≈ °tena relativistiƒ çka kvaziƒ çestiƒ çna aproksimacija sluƒ çajnih faza za opis interakcije dok je osnovno stanje poƒ çetne jezgre dobiveno koristeƒ ái relativistiƒ çki Hartree-Bogoliubov model srednjeg polja. Takav pristup je omoguƒ áio raƒ çun za ≈ °iroki spektar jezgara sve do superte≈ °kih jezgara daleko od doline stabilnosti. Teorije srednjeg polja su za sada jedini naƒ çin na koji bi se do≈ °lo do mikroskopskih opisa te≈ °kih jezgara s velikim brojem valentnih nukleona. Takoƒ ëer, za razliku od nerelativistiƒ çkih modela, spin-orbit interakcija se dobije iz skalar-vektorske Lorentz strukture efektivnog Langrangiana tako da nije potrebna naknadna prilagodba spin-orbit potencijala. Cilj ovog rada bio je izraƒ çunati udarne presjeke za ≈ °to vi≈ °e jezgara koje ukljuƒ çuju i te≈ °ke jezgre daleko od doline stabilnosti. Da bi se to ostvarilo potrebno je u numeriƒ çki program ugraditi paralelizacijsku paradigmu za ≈ °to je odabran MPI (\emph{;Message Passing Interface};). Konaƒ çni program je izvoƒ ëen u \emph{;grid}; okolini koja je jedini racionalni izbor s obzirom na zahtjevane resurse i vrijeme izvr≈ °avanja. U poglavlju \ref{;pog_3}; se opisuje upravo postupak paralelizacije kao i naƒ çin kori≈ °tenja programa u \emph{;grid}; okru≈ æ enjima. Empiriƒ çkih podataka za neutrino-jezgra udarne presjeke je jako malo i odnose se svega na $^{;12};$C i $^{;56};$Fe. U poglavlju \ref{;pog_4}; su prikazani dobiveni rezultati s obzirom na razliƒ çite ulazne parametre i usporeƒ ëeni s empirijskom podacima i s rezultatima drugih teorijskih modela. Poseban je naglasak stavljen na jezgre s velikim brojem neutrona koji je blizu magiƒ çnog broja, a koje su posebno zanimljive u razmatranju $r$ procesa kod nukleosinteze.

neutrini; reakcije; atomska jezgra; slaba interakcija

nije evidentirano