Transiciones de fase en sistemas nucleares finitos e infinitos - Giménez Molinelli, Pedro Agustín (2014)
En la presente tesis estudiamos transiciones de fase en sistemas formados por partículasque interactúan a través de potenciales clásicos que modelan las interacciones entrenucleones. Mediante técnicas de dinámica molecular, simulamos colisiones de Iones Pesadosen el rango de energías en el que se observa Multifragmentación. Auxiliados conavanzados algoritmos de reconocimiento de fragmentos, que utilizan información de correlacionesen el espacio de fases y no solo configuracional, investigamos el origen dediversas señales que permiten caracterizar el proceso de multifragmentación como unatransición de fase: bimodalidad en la distribución del parámetro de orden, y fluctuacionesen el tamaño del fragmento más pesado. Mostramos que esas señales están determinadasen etapas muy tempranas, antes de que el sistema logre alcanzar un equilibrioque justifique plenamente el uso de herramientas de la termodinámica usual. Asimismo,determinamos que la observación de bimodalidad está fuertemente relacionada conlos protocolos de selección de eventos. Investigamos además la factibilidad de utilizarel parámetro α de Isoscaling para determinar el término de simetría en la ecuación deestado, como se ha propuesto. Con ese fin, ajustamos las energías de “núcleos” con unafórmula en el espíritu de la “fórmula semi-empírica de masas” para dos parametrizacionesdel potencial nuclear y mostramos que presentan distintos términos de simetría. Y luego, a partir de simulaciones adecuadas, observamos que en general es imposibledistinguir los resultados de los dos modelos debido a efectos entrópicos. Con el mismomodelo de interacción nuclear y un tratamiento adecuado de la interacción de Coulomb,extendimos el estudio a transiciones de fase morfológicas en sistemas “infinitos” de nucleones,como un modelo de “materia de estrellas de neutrones”. Para ello realizamossimulaciones de dinámica molecular bajo condiciones periódicas de contorno a temperaturay densidad fijas. A densidades de sub-saturación y bajas temperaturas, como lasque ocurrirían en la corteza de las estrellas de neutrones, este modelo logra producir unaserie de fases in-homogéneas llamadas “Pasta Nuclear”, que surgen de la competenciaentre las interacciones Nuclear y Coulombiana para nucleones en “bulk”. Desarrollamosun conjunto de herramientas de caracterización dinámica y topológica que permiten unaclasificación unívoca de esas fases. Estudiando el rol de la interacción de Coulomb enla formación de estas estructuras, hallamos que estructuras similares pueden ser producidasen simulaciones incluso sin esa interacción, debido a efectos secundarios de lascondiciones periódicas de contorno que, sorprendentemente, no habían sido descritos enla literatura. Esto nos permitió describir con precisión los “efectos de tamaño finito”,propios de este tipo de simulaciones, e identificar las estructuras “reales” de aquellasque están afectadas por aspectos artificiales de las simulaciones.