Camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica polarizada

• Autores: Torres Patiño, Julio César
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Bauer, Eduardo
• Materia: Física; Neutrinos; Campo magnético; Asimetría
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

En este trabajo de Tesis, se ha estudiado el camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica a temperatura finita y para campos magnéticos intensos. En particular, el campo magnético hace que el camino libre medio de los neutrinos varíe según su orientación relativa al campo magnético; por lo cual nos concentramos en estudiar la asimetría en el camino libre medio (respecto a la dirección del campo magnético). La materia neutrónica fue descrita dentro de un modelo no relativista. Consideramos densidades en el rango 0.05 ≤ p ≤ 0.4fm^-3, con temperaturas que alcanzan hasta los 30MeV, en presencia de campos magnéticos que van desde B=0G hasta B=10¹⁸G. Evaluamos dos reacciones entre los neutrinos y la materia neutrónica, que son: la reacción de dispersión v + n → v' + n', y la reacción de absorción v + n → e^- + p. Para esto desarrollamos, en primer lugar un modelo para describir la materia neutrónica y a partir de los resultados de este modelo, calculamos el camino libre medio en sí. En cuanto al modelo para describir la materia neutrónica, empleamos una ecuación de estado que emplea la aproximación de Hartree-Fock con la interacción LNS de Skyrme. Por medio del cálculo de la ecuación de estado, encontramos el potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la polarización (o asimetría de spin) de la materia neutrónica. Naturalmente estas cantidades dependen de la densidad, la temperatura y la intensidad del campo magnético. Para el cálculo del camino libre medio, ponemos especial atención en el cálculo de la función de estructura, que depende fuertemente de los valores del potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la asimetría de spin. Analizamos en dos capítulos diferentes, las reacciones de dispersión y de absorción, ya que en la segunda al tener partículas cargadas debemos considerar la cuantificación de Landau en los estados finales. Esto marca un contraste fuerte con el caso en ausencia de campo magnético, donde el resultado para ambas reacciones se puede evaluar cambiando simplemente las constantes de acoplamiento. Para ambas reacciones, el camino libre medio depende fuertemente del ángulo del neutrino incidente respecto del campo magnético. Sobre la reacción de dispersión en sí, para una densidad de 0.15fm^-3 y una temperatura de T= 15MeV, la asimetría en el camino libre medio es de ≈ 0.2% y ≈ 2% para B= 10¹⁶G y B= 10¹⁷G, respectivamente, mientras que para un campo de B=10¹⁸G, es de ≈ 26%. El camino libre medio de absorción tiene una débil dependencia con la temperatura y en presencia de campos magnéticos intensos decrece a medida que aumenta el campo, en contraste con el camino libre medio de dispersión que es casi independiente del campo magnético y depende fuertemente de la temperatura. Más allá de su magnitud, para ambos casos el camino libre medio decrece a medida que aumenta la temperatura. Evaluamos el camino libre medio total (que incluye ambas reacciones), junto con su asimetría, para p =0.16fm^-3 e intensidad de campo magnético B=10¹⁷G, la asimetría en el camino libre medio total es de ∼ 9 % y ∼ 3.4 % con temperaturas de 15 y 30MeV, respectivamente. Mientras que para un campo de B=10¹⁸G, la asimetría es de ∼ 58 % y ∼ 48 %, nuevamente para 15 y 30MeV, respectivamente. Otro resultado que debemos destacar es que la presencia de un campo magnético fuerte modifica el espacio de fase de los estados finales para la reacción de absorción. Mientras que para B=0 la reacción de absorción es siempre más importante que la de dispersión, para B ≠ 0, el comportamiento es diferente con la temperatura, determina que para campos magnéticos intensos la reacción de dispersión puede ser más importante que la de absorción.
Doctor en Ciencias Exactas, área Física
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas