ν − ν interactions in supernovae environments as a function of density and temperature

2021 ◽  
Vol 30 (03) ◽  
pp. 2150018
Author(s):  
M. P. Colombi ◽  
O. Civitarese ◽  
A. V. Penacchioni
Keyword(s):  
Density Dependence ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Neutrino Energy ◽  
Phase Approximation ◽  
Temperature Dependent ◽  
Energy Distributions ◽  
Quasi Particle ◽  
Collective Response ◽  
Bogoliubov Transformations

Neutrinos in astrophysical environments, such as Supernovae (SNe), may interact through pair interactions. These interactions are density and temperature-dependent. Under certain conditions, a neutrino-condensate may form. In this work, we have adapted the separable nonlocal pairing interactions to the SN conditions and studied the temperature and density dependence of the pairing gap as well as the collective response with respect to these variables. We have applied the Bogoliubov transformations and solved the Bardeen, Cooper and Schrieffer (BCS) equations to construct the free quasi-particle sector of the Hamiltonian. The residual two-quasi-particle terms have been treated by applying the Tamm–Dancoff approximation (TDA) and random-phase approximation (RPA), suited to the extended neutrino media. With this, we have constructed neutrino energy distributions both in the superfluid and normal regimes and extracted critical values of the density and temperature.

Αστρική, εκρηκτική πυρηνοσύνθεση παράγουσα και επαγόμενη από νετρίνα

2015 ◽  
Author(s):  
Παναγιώτα Γιαννακά
Keyword(s):  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
Gamow Teller

Ο πρωταρχικός στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η ανάπτυξη(διαμόρφωση) μιας μεθόδου μελέτης πυρηνικών, ημιλεπτονικών αντιδράσεων φορ-τισμένου ρεύματος που λαμβάνουν χώρα σε αστρικό περιβάλλον και επηρεάζουντην αστρική και εκρηκτική πυρηνοσύνθεση. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε βασί-ζεται σε μια εξελιγμένη μορφή της προσέγγισης τυχαίας φάσης με ημι-σωμάτια(quasi-particle random phase approximation, QRPA) η οποία χρησιμοποιεί ωςεναπομένουσα αλληλεπίδραση το δυναμικό δύο σωμάτων Bonn C-D (ρεαλιστικέςδυνάμεις δύο νουκλεονίων) καθώς και μια προχωρημένη αριθμητική μέθοδο υπολο-γισμού όλων των αναγκαίων ανηγμένων πυρηνικών στοιχείων πίνακα μεταπτώσεων(δίνονται σε μορφή συμπαγών, αναλυτικών εκφράσεων). Η επίδραση των ιδιαιτέρωνσυνθηκών του εσωτερικού των αστέρων στις ενεργές διατομές τέτοιων αντιδρά-σεων μελετήθηκε (αναπτύσοντας ειδικό κώδικα Fortran) με βάσει την στατιστικήMaxwell-Boltzmann εισάγοντας έτσι, μεταξύ άλλων, και την εξάρτηση των ρυθμώντων ηλεκτρασθενών ημιλεπτονικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώραν στον αστρικόπυρήνα από την υψηλή θερμοκρασία. Η πυρηνική μέθοδος ελέγχθηκε μέσω της α-ναπαραγωγής ιδιοτήτων της πυρηνικής δομής (αναπαραγωγή ενεργειακών χασμάτωναπό τους γειτονικούς πυρήνες και φασμάτων διέγερσης του μητρικού και θυγατρικούπυρήνα) καθώς και της αναπαραγωγής των πειραματικών ολικών ρυθμών σύλληψηςμιονίων από σύνθετους πυρήνες. Για την εκπλήρωση του σκοπού αυτού, επιλέχθηκεαρχικά το ισότοπο 66Zn το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στην πυρηνοσύνθεση πουλαμβάνει χώραν κατά την διάρκεια έκρηξης ενός σουπερνόβα κατάρρευσης καρδιάς. Ο δεύτερος και κύριος στόχος της εργασίας αυτής ήταν η λεπτομερειακή και συ-στηματική μελέτη αντιδράσεων φορτισμένου ρεύματος που συμβαίνουν κάτω από τιςσυνθήκες του αστροφυσικού περιβάλλοντος ενός σουπερνόβα κατάρρευσης καρδιάςεπιλέγοντας ένα κατάλληλο σύνολο πυρηνικών ισοτόπων τα οποία παίζουν σημαντι-κό ρόλο στην εξέλιξη του σουπερνόβα SN κατά την διάρκεια της προ-σουπερνόβαφάσης και κατά την φάση κατάρρευσης της καρδιάς του. Ως τέτοιο σύνολο επιλέ-χθηκαν οι πυρήνες 28Si, 32S, 48Ti, 56Fe, 66Zn και 90Zr, από τους οποίους οι μένπρώτοι τέσσερις λαμβάνουν πολύ ενεργό ρόλο στην προ-σουπερνόβα πυρηνοσύνθεση, οι δε υπόλοιποι στην πυρηνοσύνθεση που γίνεται κατά την έκρηξη σουπερνόβα.Η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε στην ηλεκτρασθενή διαδικασία σύλληψης ηλε-κτρονίων από τούς ανωτέρω πυρήνες η οποία καθορίζει την εντροπία της αστρικήςκαρδιάς καθώς και τον λόγο ηλεκτρονίων προς βαρυόνια Ye κατά την εξέλιξη ενόςσουπερνόβα. Περαιτέρω, η αντίδραση αυτή παίζει ρόλο κλειδί στην διαμόρφωση τηςκατανομής των νετρίνων που παράγονται στην καρδιά του SN τα οποία, μετά τη δια-φυγή τους από το εσωτερικό του αστέρα, ανιχνεύονται στους επίγειους ανιχνευτέςνετρίνων μεταφέροντας πολύτιμες πληροφορίες της εξέλιξης του αστέρα.Μετά τον έλεγχο της πυρηνικής μεθόδου που αναπτύχθηκε, οι υπολογισμοί τωναπαραίτητων ενεργών διατομών e−-σύλληψης πραγματοποιήθηκαν σε δύο φάσεις:(i) Στην πρώτη φάση, θεωρήθηκε ότι η e−-σύλληψη λαμβάνει χώρα κάτω από ερ-γαστηριακές συνθήκες, το οποίο σημαίνει ότι οι μητρικοί πυρήνες που επιλέχθηκανβρίσκονται στην θεμελιώδη τους κατάσταση. Θεωρώντας αρχικές ενέργειες ηλε-κτρονίων στην περιοχή 0 ≤ Ee ≤ 50MeV , ο θυγατρικός πυρήνας εμφανίζεται,γενικά, διεγερμένος σε έναν μεγάλο αριθμό δυνατών (τελικών) καταστάσεων. (ii)Στη δεύτερη φάση των υπολογισμών μας υποθέσαμε οτι ο μητρικός πυρήνας καιτο ηλεκτρόνιο-βλήμα βρίσκονται στο (πυκνό και θερμό) εσωτερικό ενός μαζικού α-στέρα. Τούτο επιβάλει την θεώρηση πολλών χαμηλοενεργειακών καταστάσεων τουμητρικού πυρήνα ως αρχικής κατάστασής του. Η ενεργειακή κατανομή των πυρήνωνακολουθεί στατιστική κατανομή Maxwell-Boltzmann. Επί πλέον, η αρχική ενέργειατων εισερχομένων στην αντίδραση ηλεκτρονίων παρουσιάζει μια κατανομή η οποί-α, όπως σε πολλούς πρόσφατους υπολογισμούς, θεωρείται ότι παραμετροποιείται αρκετά καλά από την κατανομή Fermi-Dirac.Από το επιλεγέν σύνολο πυρήνων, οι 48Ti και 56Fe είναι σημαντικοί στην προ-σουπερνόβα πυρηνοσύνθεση, ενώ οι άλλοι δύο, 66Zn και 90Zr είναι σημαντικοί στηνπυρηνοσύνθεση που επιτελείται στη φάση κατάρρευσης καρδιάς του αστέρα. Αξίζεινα αναφέρουμε ότι η σύλληψη ηλεκτρονίων από πυρήνες είναι σωματειακά συζυγήςδιαδικασία της σκέδασης φορτισμένου ρεύματος νετρίνου-πυρήνα. Ο συνδυασμόςτων αντιδράσεων αυτών καθορίζει την συνιστώσα χαμηλής ενέργειας του φάσματοςνετρίνων ενός σουπερνόβα (SN) κατάρρευσης καρδιάς. Επωφελούμενοι από την ο-μοιότητα αυτή (αφού οι δύο συζυγείς διαδικασίες μελετώνται στη βιβλιογραφία σταπλαίσια ίδιων πυρηνικών μεθόδων), εξετάζουμε τις δυνατότητες χρήσης των αποτε-λεσμάτων των ενεργών διατομών e−-σύλληψης από πυρήνες (ή των ρυθμών σύλλη-ψης λ) προκειμένου να εκτιμηθούν ρυθμοί αντίδρασεων της μορφής R =Pi Yiλiπου υπεισέρχονται σε ποικίλες αστροφυσικές προσομοιώσεις.Κλείνοντας, τονίζουμε ότι, στην πλειονότητα των υπολογισμών e−-σύλληψης α-πό πυρήνες που έχουν γίνει μέχρι τώρα (τόσο σε εργαστηριακό όσο και σε αστρικόπεριβάλλον) αγνοήθηκε η μεταφερομένη ορμή στον πυρήνα-στόχο (q ≈ 0) συνεπώς,μόνο μεταβάσεις τύπου Fermi και Gamow-Teller είναι επιτρεπτές. Αντίθετα, στουςλεπτομερείς υπολογισμούς της παρούσης διατριβής έχουν συμπεριληφθεί και απαγο-ρευμένες μεταβάσεις ανώτερης τάξης (μέσω της εξαρτησης των σφαιρικών συναρτή-σεων Bessel από την μεταφερομένη ορμή), γεγονός που προσδίδει μεγάλη ακρίβειακαι υψηλό βαθμό αξιοπιστίας στα αποτελέσματα της μεθόδου που αναπτύχθηκε.

Excitation spectrum of TTF-TCNQ: a finite temperature calculation

Open Physics ◽  
2013 ◽  
Vol 11 (1) ◽  
Author(s):  
Željana Lošić
Keyword(s):  
Excitation Spectrum ◽  
Finite Temperature ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Phase Approximation ◽  
Organic Conductor ◽  
Zero Temperature ◽  
Good Qualitative Agreement ◽  
Temperature Dependent ◽  
Temperature Calculation

AbstractIn this paper we study the excitation spectrum of the organic conductor tetrathiafulvalene-tetracyanoquinodimethane (TTF-TCNQ) using finite temperature calculations. The effect of electronelectron interaction is considered within the random phase approximation (RPA). Our results show the temperature dependent plasmon and dipolar mode corresponding qualitatively to the modes obtained previously using zero temperature formalism assigned to the observed excitations at 10 meV and 0.75 eV. These modes have an essential influence on the energy-loss function. The obtained results are in good qualitative agreement with the optical and EELS data of TTF-TCNQ.

scholarly journals Neutral current neutrino-94Mo scattering in the context of the QRPA method

2019 ◽  
Vol 18 ◽  
pp. 31
Author(s):  
K. G. Balasi ◽  
T. S. Kosmas
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Neutral Current ◽  
Random Phase ◽  
Reaction Rates ◽  
Systematic Investigation ◽  
Wave Functions ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
Intermediate Energies

A systematic investigation of neutrino-nucleus reaction rates at low and intermediate energies of the stable 94Mo isotope is performed. Differential and integrated cross sections for neutrino inelastic scattering off the aforementioned target are calculated for neutrino energies εi ≼ 100 MeV. The nuclear wave functions for the initial and final nuclear states are constructed in the context of the quasi-particle random phase approximation (QRPA). The reliability of our method is tested by checking the reproducibility of the low-lying energy spectrum of the isotope under investigation.

QRPA CALCULATIONS FOR SPHERICAL AND DEFORMED NUCLEI WITH THE GOGNY FORCE

2010 ◽  
Vol 25 (21n23) ◽  
pp. 1775-1778 ◽  
Author(s):  
S. PERU ◽  
G. GOSSELIN ◽  
M. DUPUIS ◽  
S. HILAIRE ◽  
M. MARTINI ◽  
...  
Keyword(s):  
Heavy Nucleus ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Phase Approximation ◽  
Axially Symmetric ◽  
Quasi Particle ◽  
Deformed Nuclei ◽  
Force Impact ◽  
Collective Hamiltonian

Fully consistent axially-symmetric-deformed Quasi-particle Random Phase Approximation (QRPA) calculations have been performed with the D1S Gogny force. Impact of the deformation in giant multipole resonances is discussed. QRPA and 5 Dimensional Collective Hamiltonian results are compared for low lying 2+ states in N = 16 isotones and Ni isotopes. Multipole resonances are also obtained for the heavy nucleus 238 U .

scholarly journals Studying the coherent channel of neutral current ν-nucleus interaction

2019 ◽  
Vol 21 ◽  
pp. 177
Author(s):  
V. Tsakstara ◽  
T. S. Kosmas
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Neutral Current ◽  
Random Phase ◽  
Neutrino Energy ◽  
Energy Distributions ◽  
Quasi Particle ◽  
Neutrino Scattering ◽  
Supernova Neutrino ◽  
Power Law Distributions ◽  
Beta Beam

Original cross-sections calculations for neutral current neutrino scattering on 40Ar isotope are performed in the context of the quasi-particle random phase approximation (QRPA) by utilizing realistic two-nucleon forces. The incoming neutrino energy range adopted, εν ≤ 100 MeV, covers the supernova neutrinos, the low-energy beta-beam-neutrinos and the pion-muon stopped neutrino-beams existing or planned to be conducted at future neutron spallation sources. Subsequently, are the original cross sections convoluted with various supernova neutrino-energy distributions such as the two-parameter Fermi-Dirac and the power law distributions. The folded cross sections are obtained for various values of the parameters of these neutrino energy distributions corresponding to different supernova scenarios. One of the main purposes of this work is to explore the response of the 40Ar isotope as supernova neutrino detector.

scholarly journals Detailed calculations for muon capture rates within the quasi-particle RPA

2019 ◽  
Vol 18 ◽  
pp. 175
Author(s):  
I. S. Kardaras ◽  
V. N. Stavrou ◽  
I. G. Tsoulos ◽  
T. S. Kosmas
Keyword(s):  
Genetic Algorithm ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Numerical Approach ◽  
Muon Capture ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
Muonic Atoms ◽  
Genetic Algorithm Approach ◽  
Capture Rates

Detailed calculations for bound muon capture in complex nuclei are performed by employing the quasi particle random phase approximation (QRPA). The required bound muon wavefunctions for the large and the small components of the Dirac muon wavefunctions are obtained by using the genetic algorithm approach. We ob- tained contributions for 2p muon orbit; that is to say wavefunctions for atomic ex- cited state of the muonic atoms in nucleus 28Si. As a byproduct the above method give the corresponding energies to these wavefunctions which are compared with those of other methods. Our goal is to use the method developed recently by Laganke, Zinner and Vogel and our advantageous numerical approach to obtain state by state calculations of the muon capture rates within the QRPA.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document