scholarly journals Nuclear response to supernova neutrino spectra

2019 ◽  
Vol 18 ◽  
pp. 187
Author(s):  
V. Tsakstara ◽  
T. S. Kosmas ◽  
J. Sinatkas
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Rare Event ◽  
Double Beta Decay ◽  
Low Energy ◽  
Quasi Particle ◽  
Supernova Neutrino ◽  
Nuclear Targets ◽  
Nuclear Response

In current probes searching for rare event processes, appropriate nuclear targets are employed (in the COBRA double-beta decay detector the CdZnTe semiconductor is used). In this work the response of such detectors to various low-energy neutrino spectra is explored starting from state-by-state calculations of the neutrino-nucleus reactions cross sections obtained by using the quasi particle random phase approximation (QRPA) based on realistic two-body residual interactions. As a concrete example, we examine the response of 64Zn isotope to low energy supernova neutrinos.

scholarly journals Cross sections for the neutral current νe - 116Cd scattering reaction

2020 ◽  
Vol 16 ◽  
pp. 97
Author(s):  
K. G. Balasi ◽  
T. S. Kosmas ◽  
P. C. Divari ◽  
V. C. Chasioti
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Neutral Current ◽  
Random Phase ◽  
Initial Energy ◽  
Electron Neutrino ◽  
Excitation Energies ◽  
Quasi Particle ◽  
Neutrino Scattering ◽  
Supernova Neutrino ◽  
Nuclear Response

The cross sections for neutrino scattering off the 116Cd nucleus have been computed by utilizing the Quasi-particle Random Phase Approximation (QRPA). An- gular and initial energy dependence of the neutrino-nucleus cross sections have been calculated at low and intermediate electron neutrino energies up to 100 MeV. By solving the QRPA equations and fixing the appropriate parameters the lowest lying excitation energies spectrum was reproduced. The contributions from multipole ex- citations was examined. The obtained results could be used for studying the nuclear response of this isotope to supernova neutrino spectra.

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.

scholarly journals The role of e- capture in neutrino-nucleosynthesis

2019 ◽  
Vol 22 ◽  
pp. 84
Author(s):  
P. G. Giannaka ◽  
T. S. Kosmas
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Capture Cross ◽  
Quasi Particle ◽  
Second Stage ◽  
Stellar Nucleosynthesis ◽  
Nuclear Method ◽  
Capture Cross Sections

In the first stage of this paper, we perform detailed calculations of the electron capture cross sections on nuclei under laboratory conditions. We use the nuclear method known as proton-neutron quasi-particle random phase approximation (pn-QRPA). In the second stage, we translate the above mentioned e--capture cross sections to the stellar environment. As a concrete nuclear target we use the 56Fe and the 66Zn isotopes, which belong to the iron group nuclei and play prominent role in stellar nucleosynthesis: i) in pre-supernova phase and ii) in supernova phase.

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 Studying supernova neutrinos through nuclear structure calculations

2019 ◽  
Vol 18 ◽  
pp. 193
Author(s):  
V. Tsakstara ◽  
T. S. Kosmas ◽  
J. Sinatkas
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Random Phase ◽  
Neutrino Energy ◽  
Double Beta Decay ◽  
Quasi Particle ◽  
Supernova Neutrinos ◽  
Nuclear Structure Calculations ◽  
Structure Calculations ◽  
Two Parameter ◽  
Astrophysical Neutrino

Differential and integrated cross section calculations are performed in the context of the quasi particle random phase approximation (QRPA) by utilizing realistic two- nucleon forces, for the 64,66 Zn isotopes, contents of the COBRA double beta decay detector. For these isotopes the response to supernova neutrinos is of current inter- est. The response of the 66 Zn isotope to the energy-spectra of supernova neutrinos is also explored by convoluting the original results for the differential cross sections by employing: (i) a two-parameter Fermi-Dirac (FD) and (ii) a Power-Law (PL) neutrino energy distribution. Such folded cross sections are useful in low-energy astrophysical-neutrino detection in underground terrestrial experiments.

LOW-ENERGY DIPOLE EXCITATIONS IN NEON ISOTOPES AND N = 6 ISOTONES

2010 ◽  
Vol 25 (21n23) ◽  
pp. 2010-2011
Author(s):  
M. MARTINI ◽  
S. PÉRU
Keyword(s):  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Low Energy ◽  
Phase Approximation ◽  
Axially Symmetric ◽  
Quasi Particle ◽  
Hartree Fock ◽  
Effective Force ◽  
Transition Densities ◽  
Qrpa Approach

Low-energy dipole excitations in Neon isotopes and N = 16 isotones are calculated with a fully consistent axially-symmetric-deformed Quasi-particle Random Phase Approximation (QRPA) approach based on Hartree-Fock-Bogolyubov (HFB) states. The same Gogny D1S effective force has been used both in HFB and QRPA calculations. The behavior of proton and neutron transition densities is presented in order to determine the isoscalar or isovector nature of the excitations.

scholarly journals Low Energy Antikaon-nucleon/nuclei interaction studies by AMADEUS

2019 ◽  
Vol 199 ◽  
pp. 01014
Author(s):  
K. Piscicchia ◽  
M. Bazzi ◽  
G. Belloti ◽  
A. M. Bragadireanu ◽  
D. Bosnar ◽  
...  
Keyword(s):  
Cross Sections ◽  
Transition Amplitude ◽  
Nuclear Interaction ◽  
Branching Ratios ◽  
Analysis Procedure ◽  
Low Energy ◽  
Carbon Target ◽  
Pure Carbon ◽  
Nuclear Targets ◽  
Mass Spectroscopic Study

The AMADEUS experiment at the DAΦNE collider of LNF-INFN deals with the investigation of the at-rest, or low-momentum, K− interactions in light nuclear targets, with the aim to constrain the low energy QCD models in the strangeness sector. The 0 step of the experiment consisted in the reanalysis of the 2004/2005 KLOE data, exploiting K− absorptions in H, 4He, 9Be and 12C, leading to the first invariant mass spectroscopic study with very low momentum (about 100 MeV) in-flight K− captures. With AMADEUS step 1 a dedicated pure Carbon target was implemented in the central region of the KLOE detector, providing a high statistic sample of pure at-rest K− nuclear interaction. The first measurement of the non-resonant transition amplitude $\left| {{A_{{K^ - }n \to \Lambda {\pi ^ - }}}} \right|$ at $\sqrt s = 33\,MeV$ below the K̄N threshold is presented, in relation with the Λ(1405) properties studies. The analysis procedure adopted in the serarch for K− multi-nucleon absorption cross sections and Branching Ratios will be also described.

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.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document