Pulsarların galaksideki dağılımları, ışımaları ve oluşumlarında nötrino-çekirdek simülasyonları
Distribution and luminosity of galactic radio pulsars and neutrino-nucleus simulations of their formation
Yazar: SAFİYE ÖZKAN
Danışman: PROF. DR. ALİ GULİYEV
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Genç galaktik radyo pulsarların uzay dağılımları incelenerek ve aralıkları bakımından galaktik düzlemden sapmaları belirlendi. Süpernova ortamında çift-çift 48-54Cr, 52-60Fe, 232Th ve 236,238U çekirdeklerinin nötr-akım nötrino-çekirdek saçılma reaksiyonlarının tesir kesitleri hesaplandı. Manyetik dipol rezonansından küçük enerjilerde nötrino saçılma tesir kesitlerinin nötr-akım eksenel vektör matris elemanlarının toplam gücüne bağlı olduğu gösterildi. QRPA metodunun demir ve aktinit bölgesindeki deforme çekirdeklerde ? -çekirdek saçılma reaksiyonlarının toplam ve diferansiyel tesir kesitlerini detaylı şekilde açıklayabildiği gösterildi. Bu teori çerçevesinde, belirli çekirdeklerde Kabuk Model gibi geleneksel nükleer modellerin zorluklarla karşılaştıkları durumlar için, ? -çekirdek saçılma tesir kesitlerinin temel nicelikleri incelendi. Enerjileri 30 MeV'tan küçük nötrinolar için tesir kesitine manyetik dipol M1 uyarılmalarının etkisinin büyük olduğu gösterilmiştir. T ? =5-10 MeV sıcaklıklar arasında tesir kesitleri maksimuma ulaştıktan sonra sıcaklığın artmasıyla (T ? >10MeV) eksponansiyal olarak azalır. Nötrino-çekirdek uyarılma tesir kesitlerinin hesaplamaları Lee Yaklaşımı'nın küçük nötrino enerjilerinde deforme çekirdekler için iyi bir yaklaşım olmadığını göstermiştir. Süpernovaların oluşumu esnasında farklı patlama mekanizmaları (stalled shock) durumundaki enerji transferlerini hesaplanabilmesini sağlayan T ? ve nötr-akım Gamow-Teller ? t3 matris elemanları cinsinden olan ? -çekirdek saçılma reaksiyonlarının integral tesir kesitleri için analitik bir ifade türetilmiştir. Teorik olarak elde edilen integral ve diferansiyel tesir kesiti değerleri Kabuk Model sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Kütle numarası A'nın artmasıyla ortalama tesir kesiti için teorik öngörülerle elde edilen sonuçların diğer teorik sonuçlarla benzer davranışlar sergilediği gösterildi. Yapılan araştırmalar QRPA'nın diğer yaklaşımlardan daha avantajlı olduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlar gelecekte yapılması planlanan ? -çekirdek saçılma deneylerinde nükleer modellerin parametrelerinin araştırılması için deneysel araç olması ve diğer tekniklerle ulaşılandan daha yüksek enerjilerde nötrino çekirdek etkileşmeleri hakkında bilgimizin genişlemesini mümkün kılması açısından ümit vericidir.

Abstract:
The deviations of the spiral arms from the galactic plane in terms of and were found by examining the spatial distribution of young galactic radio pulsars. Using the new data of pulsars the anti-correlation between the characteristic age and real age of pulsars were derived and a new luminosity function was constructed.We have calculated the cross sections of the neutral-current neutrino-nucleus ( ? -Nucleus) induced scattering reactions on even-even 48-54Cr, 52-60Fe, 232Th and 236,238U nuclei . At energies below the magnetic dipole resonance neutrino scattering cross section depends only on the total strength of the neutral current axial vector matrix elements. We have demonstrated that in deformed nuclei of iron region and actinide nuclei, QRPA is able to describe the total and differential cross-sections of ? -Nucleus scattering reactions in details. In the frame of this theory, the main values of ? -Nucleus scattering cross sections for investigations of nuclear collective M1 excitations have been calculated in the case where traditional nuclear models, such as Shell Model, have some difficulties for certain nuclei, neutrino energies and temperature regions in the supernova. It is shown that effect magnetic dipole M1 excitations to cross-sections is largest for neutrino energies smaller than 30 MeV. The enhancement of the cross-section due to the finite temperature (T ? =5-10 MeV) is reduced to high temperature (T ? >10MeV). The result of calculations of the neutrino-nucleus excitations cross-sections shows that Lee?s suggestion ( ?? 3 ? B(M1) is not a very good approximation at small neutrino energies (E ? <12 MeV) for deformed nuclei. Analytical expression for integral cross-section of ? -Nucleus scattering reactions has been deduced in terms of T ? and neutral Gamow-Teller ? t3 matrix elements., which enables to evaluate energy transport in the stage of the stalled shock in different explosion mechanisms during the formation of the supernovae. The theoretically obtained differential and integral cross section values were compared with Shell Model results. The results have also indicated that theoretical predictions for the averaged cross section exhibit the similar behavior of the other theoretical results with increasing mass-number A. The present investigation demonstrates the advantage of the QRPA over the other approaches. It has been proved that in the near future -nucleus induced reactions would be a very promising experimental tool for investigation of parameters of nuclear models and make it possible to extend our knowledge of neutrino-nucleus interactions to higher energies than can be reached with some other techniques.