Expanded calculations of proton–neutron quasi-particle random phase approximation (pn-QRPA) electron capture rates on 55Co for presupernova and supernova physics

2008 ◽  
Vol 86 (6) ◽  
pp. 819-828 ◽  
Author(s):  
J -U Nabi ◽  
M Sajjad
Keyword(s):  
Electron Capture ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Massive Star ◽  
Random Phase ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
21.60 Jz ◽  
First Time ◽  
Density Scale ◽  
Capture Rates

Because of its abundance and its relatively high capture rates, 55Co is one of the key nuclide that can control the dynamics of core collapse of a massive star. Previously we introduced our microscopic calculations of capture rates on 55Co using the proton–neutron quasi-particle random phase approximation (pn-QRPA) theory. Here, we present for the first time an expanded calculation of the electron capture rates on 55Co on an extensive temperature-density scale. This type of scale is appropriate for interpolation purposes and of greater utility for simulation codes.PACS Nos.: 26.50.+x, 21.60.Jz, 23.40.–s, 27.40.+z

scholarly journals Detailed calculations for muon capture rates within the quasi-particle RPA

2019 ◽  
Vol 18 ◽  
pp. 175
Author(s):  
I. S. Kardaras ◽  
V. N. Stavrou ◽  
I. G. Tsoulos ◽  
T. S. Kosmas
Keyword(s):  
Genetic Algorithm ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Numerical Approach ◽  
Muon Capture ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
Muonic Atoms ◽  
Genetic Algorithm Approach ◽  
Capture Rates

Detailed calculations for bound muon capture in complex nuclei are performed by employing the quasi particle random phase approximation (QRPA). The required bound muon wavefunctions for the large and the small components of the Dirac muon wavefunctions are obtained by using the genetic algorithm approach. We ob- tained contributions for 2p muon orbit; that is to say wavefunctions for atomic ex- cited state of the muonic atoms in nucleus 28Si. As a byproduct the above method give the corresponding energies to these wavefunctions which are compared with those of other methods. Our goal is to use the method developed recently by Laganke, Zinner and Vogel and our advantageous numerical approach to obtain state by state calculations of the muon capture rates within the QRPA.

ν − ν interactions in supernovae environments as a function of density and temperature

2021 ◽  
Vol 30 (03) ◽  
pp. 2150018
Author(s):  
M. P. Colombi ◽  
O. Civitarese ◽  
A. V. Penacchioni
Keyword(s):  
Density Dependence ◽  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Neutrino Energy ◽  
Phase Approximation ◽  
Temperature Dependent ◽  
Energy Distributions ◽  
Quasi Particle ◽  
Collective Response ◽  
Bogoliubov Transformations

Neutrinos in astrophysical environments, such as Supernovae (SNe), may interact through pair interactions. These interactions are density and temperature-dependent. Under certain conditions, a neutrino-condensate may form. In this work, we have adapted the separable nonlocal pairing interactions to the SN conditions and studied the temperature and density dependence of the pairing gap as well as the collective response with respect to these variables. We have applied the Bogoliubov transformations and solved the Bardeen, Cooper and Schrieffer (BCS) equations to construct the free quasi-particle sector of the Hamiltonian. The residual two-quasi-particle terms have been treated by applying the Tamm–Dancoff approximation (TDA) and random-phase approximation (RPA), suited to the extended neutrino media. With this, we have constructed neutrino energy distributions both in the superfluid and normal regimes and extracted critical values of the density and temperature.

Αστρική, εκρηκτική πυρηνοσύνθεση παράγουσα και επαγόμενη από νετρίνα

2015 ◽  
Author(s):  
Παναγιώτα Γιαννακά
Keyword(s):  
Random Phase Approximation ◽  
Random Phase ◽  
Phase Approximation ◽  
Quasi Particle ◽  
Gamow Teller

Ο πρωταρχικός στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής ήταν η ανάπτυξη(διαμόρφωση) μιας μεθόδου μελέτης πυρηνικών, ημιλεπτονικών αντιδράσεων φορ-τισμένου ρεύματος που λαμβάνουν χώρα σε αστρικό περιβάλλον και επηρεάζουντην αστρική και εκρηκτική πυρηνοσύνθεση. Η μέθοδος που αναπτύχθηκε βασί-ζεται σε μια εξελιγμένη μορφή της προσέγγισης τυχαίας φάσης με ημι-σωμάτια(quasi-particle random phase approximation, QRPA) η οποία χρησιμοποιεί ωςεναπομένουσα αλληλεπίδραση το δυναμικό δύο σωμάτων Bonn C-D (ρεαλιστικέςδυνάμεις δύο νουκλεονίων) καθώς και μια προχωρημένη αριθμητική μέθοδο υπολο-γισμού όλων των αναγκαίων ανηγμένων πυρηνικών στοιχείων πίνακα μεταπτώσεων(δίνονται σε μορφή συμπαγών, αναλυτικών εκφράσεων). Η επίδραση των ιδιαιτέρωνσυνθηκών του εσωτερικού των αστέρων στις ενεργές διατομές τέτοιων αντιδρά-σεων μελετήθηκε (αναπτύσοντας ειδικό κώδικα Fortran) με βάσει την στατιστικήMaxwell-Boltzmann εισάγοντας έτσι, μεταξύ άλλων, και την εξάρτηση των ρυθμώντων ηλεκτρασθενών ημιλεπτονικών διαδικασιών που λαμβάνουν χώραν στον αστρικόπυρήνα από την υψηλή θερμοκρασία. Η πυρηνική μέθοδος ελέγχθηκε μέσω της α-ναπαραγωγής ιδιοτήτων της πυρηνικής δομής (αναπαραγωγή ενεργειακών χασμάτωναπό τους γειτονικούς πυρήνες και φασμάτων διέγερσης του μητρικού και θυγατρικούπυρήνα) καθώς και της αναπαραγωγής των πειραματικών ολικών ρυθμών σύλληψηςμιονίων από σύνθετους πυρήνες. Για την εκπλήρωση του σκοπού αυτού, επιλέχθηκεαρχικά το ισότοπο 66Zn το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στην πυρηνοσύνθεση πουλαμβάνει χώραν κατά την διάρκεια έκρηξης ενός σουπερνόβα κατάρρευσης καρδιάς. Ο δεύτερος και κύριος στόχος της εργασίας αυτής ήταν η λεπτομερειακή και συ-στηματική μελέτη αντιδράσεων φορτισμένου ρεύματος που συμβαίνουν κάτω από τιςσυνθήκες του αστροφυσικού περιβάλλοντος ενός σουπερνόβα κατάρρευσης καρδιάςεπιλέγοντας ένα κατάλληλο σύνολο πυρηνικών ισοτόπων τα οποία παίζουν σημαντι-κό ρόλο στην εξέλιξη του σουπερνόβα SN κατά την διάρκεια της προ-σουπερνόβαφάσης και κατά την φάση κατάρρευσης της καρδιάς του. Ως τέτοιο σύνολο επιλέ-χθηκαν οι πυρήνες 28Si, 32S, 48Ti, 56Fe, 66Zn και 90Zr, από τους οποίους οι μένπρώτοι τέσσερις λαμβάνουν πολύ ενεργό ρόλο στην προ-σουπερνόβα πυρηνοσύνθεση, οι δε υπόλοιποι στην πυρηνοσύνθεση που γίνεται κατά την έκρηξη σουπερνόβα.Η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε στην ηλεκτρασθενή διαδικασία σύλληψης ηλε-κτρονίων από τούς ανωτέρω πυρήνες η οποία καθορίζει την εντροπία της αστρικήςκαρδιάς καθώς και τον λόγο ηλεκτρονίων προς βαρυόνια Ye κατά την εξέλιξη ενόςσουπερνόβα. Περαιτέρω, η αντίδραση αυτή παίζει ρόλο κλειδί στην διαμόρφωση τηςκατανομής των νετρίνων που παράγονται στην καρδιά του SN τα οποία, μετά τη δια-φυγή τους από το εσωτερικό του αστέρα, ανιχνεύονται στους επίγειους ανιχνευτέςνετρίνων μεταφέροντας πολύτιμες πληροφορίες της εξέλιξης του αστέρα.Μετά τον έλεγχο της πυρηνικής μεθόδου που αναπτύχθηκε, οι υπολογισμοί τωναπαραίτητων ενεργών διατομών e−-σύλληψης πραγματοποιήθηκαν σε δύο φάσεις:(i) Στην πρώτη φάση, θεωρήθηκε ότι η e−-σύλληψη λαμβάνει χώρα κάτω από ερ-γαστηριακές συνθήκες, το οποίο σημαίνει ότι οι μητρικοί πυρήνες που επιλέχθηκανβρίσκονται στην θεμελιώδη τους κατάσταση. Θεωρώντας αρχικές ενέργειες ηλε-κτρονίων στην περιοχή 0 ≤ Ee ≤ 50MeV , ο θυγατρικός πυρήνας εμφανίζεται,γενικά, διεγερμένος σε έναν μεγάλο αριθμό δυνατών (τελικών) καταστάσεων. (ii)Στη δεύτερη φάση των υπολογισμών μας υποθέσαμε οτι ο μητρικός πυρήνας καιτο ηλεκτρόνιο-βλήμα βρίσκονται στο (πυκνό και θερμό) εσωτερικό ενός μαζικού α-στέρα. Τούτο επιβάλει την θεώρηση πολλών χαμηλοενεργειακών καταστάσεων τουμητρικού πυρήνα ως αρχικής κατάστασής του. Η ενεργειακή κατανομή των πυρήνωνακολουθεί στατιστική κατανομή Maxwell-Boltzmann. Επί πλέον, η αρχική ενέργειατων εισερχομένων στην αντίδραση ηλεκτρονίων παρουσιάζει μια κατανομή η οποί-α, όπως σε πολλούς πρόσφατους υπολογισμούς, θεωρείται ότι παραμετροποιείται αρκετά καλά από την κατανομή Fermi-Dirac.Από το επιλεγέν σύνολο πυρήνων, οι 48Ti και 56Fe είναι σημαντικοί στην προ-σουπερνόβα πυρηνοσύνθεση, ενώ οι άλλοι δύο, 66Zn και 90Zr είναι σημαντικοί στηνπυρηνοσύνθεση που επιτελείται στη φάση κατάρρευσης καρδιάς του αστέρα. Αξίζεινα αναφέρουμε ότι η σύλληψη ηλεκτρονίων από πυρήνες είναι σωματειακά συζυγήςδιαδικασία της σκέδασης φορτισμένου ρεύματος νετρίνου-πυρήνα. Ο συνδυασμόςτων αντιδράσεων αυτών καθορίζει την συνιστώσα χαμηλής ενέργειας του φάσματοςνετρίνων ενός σουπερνόβα (SN) κατάρρευσης καρδιάς. Επωφελούμενοι από την ο-μοιότητα αυτή (αφού οι δύο συζυγείς διαδικασίες μελετώνται στη βιβλιογραφία σταπλαίσια ίδιων πυρηνικών μεθόδων), εξετάζουμε τις δυνατότητες χρήσης των αποτε-λεσμάτων των ενεργών διατομών e−-σύλληψης από πυρήνες (ή των ρυθμών σύλλη-ψης λ) προκειμένου να εκτιμηθούν ρυθμοί αντίδρασεων της μορφής R =Pi Yiλiπου υπεισέρχονται σε ποικίλες αστροφυσικές προσομοιώσεις.Κλείνοντας, τονίζουμε ότι, στην πλειονότητα των υπολογισμών e−-σύλληψης α-πό πυρήνες που έχουν γίνει μέχρι τώρα (τόσο σε εργαστηριακό όσο και σε αστρικόπεριβάλλον) αγνοήθηκε η μεταφερομένη ορμή στον πυρήνα-στόχο (q ≈ 0) συνεπώς,μόνο μεταβάσεις τύπου Fermi και Gamow-Teller είναι επιτρεπτές. Αντίθετα, στουςλεπτομερείς υπολογισμούς της παρούσης διατριβής έχουν συμπεριληφθεί και απαγο-ρευμένες μεταβάσεις ανώτερης τάξης (μέσω της εξαρτησης των σφαιρικών συναρτή-σεων Bessel από την μεταφερομένη ορμή), γεγονός που προσδίδει μεγάλη ακρίβειακαι υψηλό βαθμό αξιοπιστίας στα αποτελέσματα της μεθόδου που αναπτύχθηκε.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document