Reações Fotonucleares em Energias Intermediárias e Altas. Airton Deppmam

Transcrição

1 Reações Fotonucleares em Energias Intermediárias e Altas Airton Deppmam 1

2 Sumário Introdução; Medidas de seção de choque de fotoabsorção total; Resultados experimentais e novos problemas; Análise dos problemas do ponto de vista fenomenológico; Desenvolvimento de cálculos de Monte Carlo; Resultados dos cálculos; Conclusão. 2

3 Introdução Estudo das propriedades nucleônicas (e manifestações da estrutura a quarks) no meio nuclear através da observação das ressonâncias bariônicas (J. Ahrens, W. Weise); Estudo de possíveis variações de massa de mésons ρ através da observação do limiar do efeito de sombreamento; Verificação de regras de soma (W. Weise). 3

4 Seção de choque de Fotoabsorção J. Ahrens, Nuc Phys A 446 (1985). 4

5 Método Fotofissão PPAD como detector de fragmentos de fissão Lead-glass como monitor de feixe 5

6 Método Foto-hadrônico Simulações com GEANT 3.21 Gerador de eventos, posteriormente desenvolvido para o GENBOS, que é utilizado até hoje no JLab. 6

7 Método de Transmissão Uso de BGO para detecção de fótons; Cálculos de seção de choque de interação atômica; Uso de LED para constante calibração do BGO. 7

8 Amortecimento das ressonâncias Comportamento universal da seção de choque normalizada pelo número de massa 8

9 Saturação da Fissilidade 9

10 Limiar do efeito de sombreamento Observado pela primeira vez que o limiar do efeito ocorre já para energias em torno de 1.5 GeV Possível efeito de variação da massa do méson ρ no meio nuclear 10

11 ImF/A(GeV µb) ImF/A(GeV µb) Amplitudes de Espalhamento ReF/A(GeV µb) ReF/A(GeV µb) 11

12 Unitariedade σe.e/a(µb) Espalhamento Compton Analiticidade Crossing symmetry próton carbono chumbo ω (GeV) 12

13 Cálculos de Monte Carlo Cascata intranuclear e competição entre evaporação e fissão nuclear; A complexidade do processo e multiplicidade de mecanismos diferentes favorecem o uso de Monte Carlo; Caráter estatístico dos processos. Grande número de partículas envolvidas; Grande número de interações durante a reação. 13

14 Processos envolvidos na reação nuclear Interação primária Cascata intranuclear Formação de núcleo composto Evaporação e/ou fissão nuclear 14

15 The evaporation-fission competing processes: ρf Pj ( Ek ) dek = γ jσ j Ek ρi dek Γf 1 1 * 2 * 2 = K f exp 2 ( a f E f ) ( an En ) Γn E *p = * exp 2( an ) 2 ( rp E *p ) 2 ( En* ) 2 Γn En Γp E *j = E * ( B j + V j ) 1 * 2 2( a f E f ) 1 K f = K 0 an 23 * 4 A a f En Γα 2 Eα* * 2 * 2 = * exp 2( an ) 2 ( rα Eα ) ( En ) Γn En

16 B f = C ( 0.22( A Z ) 1.40 Z ) MeV Bn = ( 0.16( A Z ) Z ) MeV B p = m p + m( A 1, Z 1) m( A, Z ) Bα = mα + m( A 4, Z 2 ) m( A, Z ) Γf Γn i Fi = Γ f Γp Γα Γn i Γn i Γn i i 1 W = Π (1 F j ) Fi i j =0 16

17 MCMC-MCEF Cascata intranuclear seguindo seqüência temporal; Colisões elementares calculadas caso a caso, com distribuição angular; Produção de ressonância Delta; Produção de píons através do decaimento da ressonância; Produção de káons. 17

18 Resultados do MCMC/MCEF Explicada pela primeira vez a saturação da fissilidade 18

19 Desenvolvimento do CRISP Mecanismo de quasi-dêuteron; Ressonâncias nucleônicas mais pesadas do que a Delta; Mecanismo de bloqueio de Pauli mais realista, e baseado no modelo de gás de Fermi; Mecanismo de hadronização do fóton; Efeito de sombreamento; Produção direta de 1 ou 2 píons na colisão nucleon-nucleon. 19

20 Resultados do CRISP Seção de choque na região do mecanismo de quasi-dêuteron. 20

21 Resultados do CRISP Multiplicidade de nêutron emitidos durante a reação nuclear na região do quase-dêuteron 21

22 Resultados do CRISP Seção de choque de fotoabsorção total entre 100 MeV e 3.5 GeV. 22

23 Resultados do CRISP Seção de choque de fotofissão de actinídeos entre 60 MeV e 1.0 GeV. 23

24 Resultados do CRISP Seção de choque de fotofissão para actinídeos entre 60 MeV e 3.5 GeV. 24

25 Resultados do CRISP Seção de choque de fotofissão para pré-actinídeos entre 150 MeV e 1 GeV. 25

26 Outros códigos 1,8 1,6 1,4 1,2 ρ (T) 1,0 0,8 Número de ocupação par núcleo no final da cascata intranuclear. 0,6 CRISP initial target configuration Liége-INC 0,4 0,2 0, T (MeV) 26

27 Outros códigos Fissilidade relativa de actinídeos e pré-actinídeos. Código RELDIS L.A. Pshenichnov, B.L. Berman et al. arxiv:nucl-th/ v

28 Conclusões Contribuímos para o estudo de reações fotonucleares em energias intermediárias e altas; Trabalhos experimentais e fenomenológicos; Desenvolvimento de Cálculo de Monte Carlo; Novas linhas de pesquisa podem ser trilhadas; 28

29 Próximos desenvolvimentos Aplicação para estudos de Accelerator Driven Systems (incorporação do CRISP no MCNP-X); Aplicação para próton-terapia; Extensão para energias mais altas para reações fotonucleares; Inclusão de fragmentação de quarks; Aplicação para estudos de atenuação de hádrons no núcleo. 29