Dependencia en el isospín de la ecuación de estado de la materia nuclear
A lo largo de esta tesis estudiamos el comportamiento de protones y neutrones en las condiciones extremas de la corteza de las estrellas de neutrones. Los distintos modelos microscópicos para describir la materia nuclear se han utilizado sucesivamente para la descripción de fenómenos terrestres como...
Guardado en:
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Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
2018
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ASTROFISICA NUCLEAR NUCLEOSINTESIS ESTRELLAS DE NEUTRONES ECUACION DE ESTADO DE LA MATERIA NUCLEAR DINAMICA MOLECULAR NUCLEAR ASTROPHYSICS NUCLEOSYNTHESIS NEUTRON STARS EQUATION OF STATE OF NUCLEAR MATTER MOLECULAR DYNAMICS Alcain, Pablo N. Dependencia en el isospín de la ecuación de estado de la materia nuclear |
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A lo largo de esta tesis estudiamos el comportamiento de protones y neutrones en las condiciones extremas de la corteza de las estrellas de neutrones. Los distintos modelos microscópicos para describir la materia nuclear se han utilizado sucesivamente para la descripción de fenómenos terrestres como la energía de ligadura de los núcleos o la formación de fragmentos en colisiones nucleares a altas energías. Aplicamos el modelo que más satisfactoriamente reproduce las condiciones terrestres (conocido como Classical Molecular Dynamics) en este trabajo para describir a la corteza de las estrellas de neutrones, mediante la aplicación de simulaciones de dinámica molecular. En particular estudiamos dos fenómenos fundamentales: la “pasta nuclear” y la nucleosíntesis. La “pasta nuclear” es el nombre que toma el conjunto de estructuras que se conjetura que se forman en la corteza de las estrellas de neutrones, en condiciones de densidades de subsaturación y bajas temperaturas, que podría ser fundamental al estudiar la evolución estelar, debido a su alta opacidad a neutrinos. Su propuesta inicial se debió a consideraciones de campo medio en las que se demostró que estas estructuras eran consistentes con mínimos locales de energía. Luego de estudiar concretamente los efectos que el apantallamiento de electrones tiene sobre la interacción electrostática entre los protones, con el modelo microscópico logramos no sólo reproducir las estructuras predichas, sino también encontrar estructuras novedosas. Al caracterizar cuantitativamente el impacto que cada una de ellas tendría en la opacidad a los neutrinos, encontramos que estas estructuras novedosas son tan o más efectivas que las propuestas originalmente. En cuanto a la nucleosíntesis, se sospecha que alrededor de la mitad de los elementos más pesados que el hierro proviene de la colisión de estrellas de neutrones y de las supernovas, a través de un proceso de captura rápida de neutrones conocido como rprocess. Estudiamos microscópicamente la fragmentación de la materia de las estrellas de neutrones, emulando los efectos de la colisión mediante una expansión adiabática en los dominios de la simulación. De esta manera el estudio microscópico nos permitió, mediante el uso de distintos modelos de reconocimiento de fragmentos, identificar precisamente la formación de fragmentos que son consistentes con los necesarios |
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tesis:tesis_n6531_Alcain2023-10-02T20:19:33Z Dependencia en el isospín de la ecuación de estado de la materia nuclear Isospin dependence on the equation of state of nuclear matter Alcain, Pablo N. Dorso, Claudio O. ASTROFISICA NUCLEAR NUCLEOSINTESIS ESTRELLAS DE NEUTRONES ECUACION DE ESTADO DE LA MATERIA NUCLEAR DINAMICA MOLECULAR NUCLEAR ASTROPHYSICS NUCLEOSYNTHESIS NEUTRON STARS EQUATION OF STATE OF NUCLEAR MATTER MOLECULAR DYNAMICS A lo largo de esta tesis estudiamos el comportamiento de protones y neutrones en las condiciones extremas de la corteza de las estrellas de neutrones. Los distintos modelos microscópicos para describir la materia nuclear se han utilizado sucesivamente para la descripción de fenómenos terrestres como la energía de ligadura de los núcleos o la formación de fragmentos en colisiones nucleares a altas energías. Aplicamos el modelo que más satisfactoriamente reproduce las condiciones terrestres (conocido como Classical Molecular Dynamics) en este trabajo para describir a la corteza de las estrellas de neutrones, mediante la aplicación de simulaciones de dinámica molecular. En particular estudiamos dos fenómenos fundamentales: la “pasta nuclear” y la nucleosíntesis. La “pasta nuclear” es el nombre que toma el conjunto de estructuras que se conjetura que se forman en la corteza de las estrellas de neutrones, en condiciones de densidades de subsaturación y bajas temperaturas, que podría ser fundamental al estudiar la evolución estelar, debido a su alta opacidad a neutrinos. Su propuesta inicial se debió a consideraciones de campo medio en las que se demostró que estas estructuras eran consistentes con mínimos locales de energía. Luego de estudiar concretamente los efectos que el apantallamiento de electrones tiene sobre la interacción electrostática entre los protones, con el modelo microscópico logramos no sólo reproducir las estructuras predichas, sino también encontrar estructuras novedosas. Al caracterizar cuantitativamente el impacto que cada una de ellas tendría en la opacidad a los neutrinos, encontramos que estas estructuras novedosas son tan o más efectivas que las propuestas originalmente. En cuanto a la nucleosíntesis, se sospecha que alrededor de la mitad de los elementos más pesados que el hierro proviene de la colisión de estrellas de neutrones y de las supernovas, a través de un proceso de captura rápida de neutrones conocido como rprocess. Estudiamos microscópicamente la fragmentación de la materia de las estrellas de neutrones, emulando los efectos de la colisión mediante una expansión adiabática en los dominios de la simulación. De esta manera el estudio microscópico nos permitió, mediante el uso de distintos modelos de reconocimiento de fragmentos, identificar precisamente la formación de fragmentos que son consistentes con los necesarios Throughout this thesis, we study the behaviour of protons and neutrons in the extreme conditions corresponding to the crust of neutron stars. The different microscopic models used to describe nuclear matter have been used for the description of Earth phenomenae, such as the binding energy of the nuclei or the fragment formation in nuclear collisions at hight energy. We applied the model that yields the most satisfactory results in these conditions (known as Classical Molecular Dynamics) in this work to describe the neutron star crust through molecular dynamics simulations. In particular we study two fundamental phenomenae: the “nuclear pasta” and the nucleosynthesis. “Nuclear pasta” is the name given to the set of structure thar are thought to exist in the neutron star crust, in environments with subsaturation nuclear density and low temperature, that could be a key in studying the stellar evolution due to its high opacity to neutrinos. It has been initially proposed due to mean filed considerations, which proved that these structures were consistent with local minima of energy. After studying specifically the effect that the electron screening has on the electrostatic interaction between protons, with the microscopic model we could not only reproduce the predicted structures, but also find new ones. By a quantitative characterization of the impact that each of them would have in the neutrino opacity we found that these novel structures can be as effective as the originally proposed, sometimes even slightly more. As for nucleosynthesis, it is conjectured that around half of the elements higher than iron com from the collision of neutrons tar and supernovae, through a rapid neutron capture process known as r-process. We studied microscopically the fragmentation of neutron star matter, emulating the effectos of a collision with an adiabatic expansion in the simulation domain. This way the study allowed us, through the usage of different fragment recognition models, identify precisely the formation of fragments consistent with the r-process: a nucleus (called seed) surrounded by free neutrons. Fil: Alcain, Pablo N.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2018-08-17 info:eu-repo/semantics/doctoralThesis info:ar-repo/semantics/tesis doctoral info:eu-repo/semantics/publishedVersion application/pdf spa info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n6531_Alcain |