Μελέτη αλληλεπίδρασης νετρίνων με επίγειους πυρηνικούς ανιχνευτές
Authors: Μπαλάση Κωνσταντία 
Published: August 2021

Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη μελέτη των αντιδράσεων νετρίνων χαμηλών και ενδιάμεσων ενεργειών με πυρηνικούς ανιχνευτές γήινων πειραμάτων. Οι αντιδράσεις αυτές παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον στο πεδίο των αστροφυσικών εφαρμογών και ιδιοτήτων νετρίνων της σύγχρονης έρευνας τόσο από θεωρητική όσο και από πειραματική άποψη.Γίνεται συστηματική μελέτη αντιδράσεων ουδετέρων ρευμάτων νετρίνων με τα σταθερά ισότοπα του Μολυβδενίου: άρτια {92,94,95,96,97,98,100}Mo και περιττά {95,97}Mo Με ιδιαίτερη βαρύτητα μελετάται η εξάρτηση των ενεργών διατομών των αντιδράσεων αυτών από τη γωνία σκέδασης καθώς και την ενέργεια του εισερχομένου νετρίνου στα κανάλια: 1)σύμφωνων διαδικασιών, κατά τις οποίες ο πυρήνας-ανιχνευτής παραμένει στη βασική του κατάσταση μετά την αντίδραση και 2) ασύμφωνων διαδικασιών κατά τις οποίες ο πυρήνας διεγείρεται. Η μέθοδος υπολογισμού των τελικών πυρηνικών καταστάσεων στις οποίες μεταβαίνει ο πυρήνας (προσέγγιση τυχαίας φάσης με ημισωμάτια για τα άρτια ισότοπα και μικροσκοπικό μοντέλο φωνονίου-ημισωματίου για τα περιττά ισότοπα) επιτρέπει συστηματικούς υπολογισμούς κατάσταση-προς-κατάσταση των απαραίτητων ενεργών διατομών και παρέχει επιπρόσθετη πληροφορία για τη δομή των ισοτόπων του Μο. Γίνεται αναλυτική μελέτη των επιμέρους συνεισφορών των αντίστοιχων τελεστών πολικού- και αξονικού-διανυσματικού αδρονικού ρεύματιος εστίαση στις συνεισφορές των πολυπολικών καταστάσεων με σπίν και ομοτιμία Jπ < 8+. Επιπρόσθετα μελετάται η απόκριση των ανωτέρω ανιχνευτών χρησιμοποιώντας ενεργειακές κατανομές Ferni-Dirac για νετρίνα παραγόμενα από υπερκανοφανείς αστέρες.Οι υπολογισμοί μας βασίζονται σε μια ρεαλιστική Α-φερμιονική χαμιλτονιανή που περιέχει ένα μονοσωματιδιακό τμήμα και ένα μέρος εναπομένουσας δι-σωματιδιακής αλληλεπίδρασης, που περιέχει αντισυμμετροποιημένα δι-σωματιαδιακά στοιχεία πίνακα. Ως μονοσωματιδιακές ενέργειες χρησιμοποιούμε εκείνες του δυναμικού Woods-Saxon(WS) διορθωμένες κατά Coulomb, με διάφορες παραμετροποιήσεις.Η χαμιλτονιανή χωρίζεται σε δυο τμήματα. Στην αδιατάρακτη χαμιλτονιανή και στην λοιπή ή εναπομένουσα αλληλεπίδραση. Η θεμελιώδης κατάσταση του άρτιου-άρτιου πυρήνα λαμβάνεται με την επίλυση των BCS εξισώσεων, όπου οι ημισωματιδιακές ενέργειες και οι παράγοντες κατάληψης λαμβάνονται από τους μετασχηματισμούς Bogoliubov-Valatin(BV) για ημισωματίδια. Χρησιμοποιώντας τους γραμμικούς μετασχηματισμούς Bogoliubov αναπαριστάνουμε τη βασική παράσταση του πυρήνα με σωμάτια αλληλεπιδρώντα κατά ζεύγη, με μια στην οποία τα σωμάτια δεν αλληλεπιδρούν. Οι BCS εξισώσεις λύνονται με επαναληπτικές μεθόδους.Οι μονοσωματιδιακές ενέργειες πρωτονίου ή νετρονίου προσαρμόζονται στην γειτονιά των πρωτονικών και νετρωνικών επιφανειών Fermi και έτσι επιτυγχάνεται μια πιο ρεαλιστική περιγραφή των μονοσωματιδιακών ιδιοτήτων των γειτονικών πυρήνων περιττού μαζικού αριθμού. Τα μονοπολικά στοιχεία πίνακα της δι-σωματιδιακής αλληλεπίδρασης ανακανονικοποιούνται από τις παραμέτρους έντασης της δυνάμεως ζεύγους, g(pair) για πρωτόνια και g(pair) για νετρόνια. Οι τιμές αυτών των παραμέτρων προσδιορίζονται από τη σύγκριση με τα ημιεμπειρικά χάσματα(gaps) ζεύγους που λαμβάνονται από τις ενέργειες διαχωρισμού πρωτονίου και νετρονίου. Επομένως, στο BCS επίπεδο προσδιορίζονται οι παραπάνω παράμετροι. Για τη δι-σωματιδιακή αλληλεπίδραση στους υπολογισμούς μας χρησιμοποιήσαμε δυναμικό Bonn-C. Ο αριθμός των ενεργών μονοσωματιδιακών επιπέδων και επομένως και των διεγερμένων καταστάσεων των υπό μελέτη πυρήνων-στόχων, οι οποίες καθορίζουν το χώρο μοντέλου είναι πλούσιος στο χώρο της μεθόδου QRPA που χρησιμοποιούμε.