Mon, 10 Dec 2018RO Ro  EN En    
 
PNCDI2
 
 
Lista de proiecte » Studiul materiei nucleare exotice in faza exploziva a supernovelor

Studiul materiei nucleare exotice in faza exploziva a supernovelor
proiecte.nipne.ro/pn2/147-proiecte.html


Acronim: ENMES
Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)
Numar / Data contract: 55/2011 / 2011-10-05
Program: Idei PN-II-ID-PCE-2011-3-0427
Director proiect: Dr. Florin Carstoiu
Parteneri: -
Data incepere / finalizare proiect: 2011-10-05 / 2014-10-05
Valoarea proiectului: 1500000 RON
Rezumat: Intelegerea proprietatilor materiei alfa este o problema de interes in ultimii ani. Aceasta datorita in principal ipotezei ca acest tip de materie hadronica apare in mediul astrofizic in forma deconfinata. In reziduurile unei explozii de supernova, o fractiune importanta din materia fierbinte si densa consta in particulele alfa si de aceea ecuatia de stare a materiei alfa este esentiala in simularea colapsului si exploziilor in supernove si la fel de importanta in formarea semnalului de neutrini. O stea batrana neutronica este un obiect compact, rece si masiv. Daca o asemenea stea traverseaza mediul interstelar, ea va strange materie pe suprafata ei, care, dupa atingerea unei densitati destul de mari, va evolua datorita reactiilor de fuziune alfa picnonucleare triple si a capturii de electroni in doi pasi. In final, aceasta evolutie poate conduce la o instabilitate de densitate la interfata dintre noua crusta formata si vechile straturi exterioare ale vechii stele neutronice, rezultand un cutremur stelar care elibereaza 1040 erg de energie gravitationala si nucleara, aceasta din urma fiind stocata in nucleele bogate in neutroni in timpul evolutiei crustei stelare. Recent, Blaes et al. au propus un asemenea scenariu bazat pe cutremur stelar ca fiind o posibila sursa a exploziilor de radiatii gamma. Dintre posibilele reactii nucleare, probabilitatea cea mai mare o are reactia in care trei particule alfa fuzioneaza intr-un nucleu 12C (reactie de fuziune picnonucleara). Cosiderand rata de reactie "lenta" estimata de Cameron pentru reactia de fuziune tripla alfa care are loc intr-un cristal Wigner-Seitz, formarea crustei pe steaua neutronica produce materie pana la 28Si iar instabilitatea in densitate este gasita la interfata 28Mg/62Ni ; rata de ractie "rapida", prezisa de Fushiki si Lamb folosind abordarea canalelor cuplate si aproximatia WKB pentru amplitudinile tunelarii a doua particule, are ca rezultat producerea elementelor pana la 16O, caz in care urmeaza instabilitatea la interfata 16C/56Ti ca urmare a perturbarii gravitationale. Totusi, in conditiile in care se formeaza o crusta pe o stea neutronica ( densitati mari ρ9~ 0.1-1.0, unde ρ9 reprezinta densitatea in 109~g/cm3, si temperaturi joase T<106 K) plasma de heliu care formeaza un fluid cuantic este un model mai potrivit decat cristalul Wigner-Seitz datorita miscarii apropiate de punctul zero a nucleului relativ usor de 4He, care nu a fost luata in considerare la estimarile precedente ale reactiei picnonucleare cu trei particule alfa. Astfel, considerand ca plasma din particule alfa este un sistem mai degraba diluat in acest domeniu de densitati, aproximarea HNC(Hypernetted Chain Approximation) poate fi un formalism adecvat pentru evolutia crustei stelare, cu electronii ca fiind tratati ca un mediu omogen neutralizator. Recent, interesul pentru proprietatile materiei alfa se manifesta in legatura cu condenasrea Bose-Einstein a particulelor alfa (BEC) in nuclee de tipul nucleelor alfa. Calculele raportate in revistele de specialitate arata existenta unei condensari Bose-Einstein la densitati joase. In plus, a fost remarcat de autorii acestor articole ca odata cu cresterea densitatii fractia de condensare scade, asa incat la o densitate care corespunde materiei alfa saturate( ~0.04 particule alfa /fm3), fractia de condensare este redusa la aproximativ o jumatate. Estimarea fractiei de condensare a fost facuta in ordinul de aproximare cel mai scazut , cu alte cuvinte functia de distributie radiala (RDF) e aproximata prin patratul functiei de corelatie biparticula (CFN) si de aceea modelul se justifica mai putin pentru densitati mai mari. Exista totusi un calcul mai vechi facut de Clark si Johnson pentru trei valori in jurul valorii de saturatie a densitatii materiei nucleare folosind aproximatia HNC (Hypernetted Chain Approximation) in ordinul cel mai jos(HNC/0), adica luand in calcul doar diagramele nodale in dezvotarea in serie a functiei de distributie radiala RDF. Acest calcul sugereaza o reducere severa a fractiei de condensat ( ~15%) in comparatie cu dezvoltarea in clusteri in ordinul cel mai jos la aceeasi densitate. Pe de alta parte calculul ecuatiei de stare EOS pentru materiea alfa rece folosind potentialul fenomenologic Ali-Bodmer , prezice un punct de saturatie la o densitate mare (ρ α ~0.085 particule alfa / fm3 ) si o incompresibilitate mult mai mica decat incompresibilitatea materiei nucleare normale. Aceste calcule de referinta ale ecuatiei de stare pentru materia alfa au fost comparate recent intr-o teorie efectiva de camp scalara φ 6 cu interactii cuartice negative si sextice pozitive, pentru simularea caracterului atractiv la distante mari si repulsiv la distante mici si s-a dovedit a fi o buna concordanta. Desi nu sunt estimari pentru fractia de condensare pentru acest punct de saturatie al densitatii, din estimarile facute pentru densitati mai mici, ca cele citate mai sus, ne asteptam la o scadere mai mare a acestui raport BEC. In acest fel ne confruntam cu situatia ca la densitati mici materia alfa este departe de echilibru, in timp ce la punctul de saturatie fractia de condensare este mica. S-a sustinut chiar ca dupa depasirea unei densitati critice (ρα ~0.03 particule/ fm3), datorita puternicei suprapuneri a functiilor de unda si a inevitabilului principiu al lui Pauli, trebuie sa se produca o dizolvare totala a structurii de particule alfa. Deasemeni la densitati mai mari pot sa apara efectele de polarizare si interactiile tri-particula trebuie luate in considerare. Potentialele fenomenologice alfa-alfa folosite in trecut prezic saturarea materiei nucleare la densitati mult mai mari decat densitatea critica. Ar fi important de stabilit daca saturarea materiei alfa are loc sub aceasta densitate critica daca s-ar folosi alte potentiale cu un input microscopic important. Obiectivul acestui proiect este de a analiza ecuatiile de stare (EOS) ale materiei alfa pe un domeniu mare al densitatilor si de a incerca gasirea unei functii optime de corelatie intre doua particule care sa reflecte balansul dintre corelatiile de raza scurta si cele de raza lunga, care in final duc la saturare. Obtinerea de informatii despre proprietatile de saturare ale materiei alfa ar putea lamuri problema reducerii fractiei de condensare si a fenomenul ui de clustering in nucleele usoare. In acest proiect investigam starea fundamentala a unui sistem uniform, infinit, de particule alfa la temperatura zero intr-un mediu neutralizator, folosind metodele variationale imprumutate de la lichidele cuantice Bose. Consideram limita termodinamica a unui sistem infinit, definita ca limita a N particule intr-o cutie de volum V, in care N tinde la infinit, in timp ce &rho=N/V este mentinut constant. Particulele alfa sunt tratate ca bosoni elementari care interactioneaza prin potentiale tari bi-particula, care reproduc datele experimentale ale imprastierii elastice alfa-alfa la joasa energie. Va fi folosita o dezvoltare in clusteri pentru a evalua energia in stare fundamentala pentru o functie de incercare Jastrow. Dezvoltarea in clusteri conventionala este modificata pentru a tine cont de dependenta radiala puternica a potentialelor alfa-alfa semimicroscopice. Diagramele de 4 corpuri ca si cele de 5 corpuri, in aproximatia Perkus-Yevick a energiei in starea fundamentala vor fi estimate pentru functii de corelatie bi-particula optimale. De asemenea, starea fundamental a a materiei alfa va fi studiate folosind aproximatiile HNC/0 si HNC/4 . Functiile de corelatie bi-particula si functiile de distributie radiala optimale dor fi studiate in cadrul metodei PPA (Paired Phonon Analysis). Ecuatiile de stare la temperatura de zero a materiei alfa prezinta interes pentru teoria materiei nucleare la densitati joase sau, mai precis, pentru problemele clusterizarii de nucleoni la suprafata nucleului.

Obiective:

ETAPELE PROIECTULUI SI DATELE DE PREDARE
1. Tunning the alpha alpha potential at low energies using phase-shift and resonance data constraints (2011-12-15) REZULTATE
2. The alpha - alpha supersymmetric potential at low energies for the neutral alfa-matter ground state calculation (2012-12-15) REZULTATE
3. Fundamental state of the neutral alpha-matter at zero temperature (2013-12-15) REZULTATE
4. Two body correlation function for strongly interacting bosons. Particle hole interaction in the paired phonon analysis (2014-12-15) REZULTATE
5. Nucleosynthesis os elements in ONe white dwarf novae. Peripheral elastic scattering 17,18O on light targets (2015-12-15) REZULTATE
6. A Heavy ion orbiting and Regge poles (2016-12-15) REZULTATE

REZULTATE
ARTICOLE PUBLICATE
ECHIPA DE CERCETARE SI GRADUL DE IMPLICARE AL TINERILOR CERCETATORI


Inapoi la Lista de proiecte
English version of the project EN   
 
Address: Str. Reactorului no.30, P.O.BOX MG-6, Bucharest - Magurele, ROMANIA
Tel: +(4021) 404.23.00, Fax: +(4021) 457.44.40
2018 IFIN-HH. All rights reserved.