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Tesis > TEMA

Física [ 418 tesis ]

Física Nuclear [ 20 tesis ]

Masotta, Juan Carlos. "Un nuevo método general de análisis y su aplicación a la química nuclear" (1965) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Dussel, Guillermo Gaspar. "Efectos de términos anarmónicos de la fuerza cuadrupolar en los isótopos de Cd" (1967) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El presente trabajo ha tenido como objeto extraer conclusiones sobre la influencia de los términos anarmónicos del hamiltoniano cuadrupolar en los núcleos esféricos. Los cálculos se realizaron para los isotopos del Cd por la gran cantidad de información experimental de que ellos se conoce y por la ventaja que representa el hecho que tengan dos protones menos que capa cerradas, lo que permite tratarlos en acoplamiento intermedio. En la introducción y en la primera sección se hace un pequeño resumen del método de cuasibosones, que es el método usual de tratar los estados colectivos de los núcleos esféricos. En la sección 2 se estudia una manera de introducir los términos anarmónicos de tercer orden. En la sección 3 se ve el modelo de Raz como fuente de anarmonicidades, mientras que en la sección 4 se expone una manera alternativa para su tratamiento. Se verifica que ambos métodos, el modelooo de Raz y ldescripciónnfenomenológicaaa presentan ciertacaracterísticasss comunes: tales como el refuerzo entre las transiciones debidas a la partarmónica y a la partanarmónicaaa del operador cuadrupolar para el momentestadísticoco del primer estado dos más, y las contribuciones con signo distinto para las transiciones prohibidas en la aproximación armónica. En la sección 5 se calculan los primeros estados excitados utilizando el modelo de Raz y se verifica que con la excepción del nivel 23 y las transiciones M1 se obtiene un acuerdo muy razonable con los resultados experimentales. A partir de una estructura microscópica se calculan los coeficientes que dan la magnitud de los términos cúbicos; puede observarse que aparecen en un rango razonable, aunque su valor es una función muy dependiente de las energías de los niveles de partícula independiente y por lo tanto no se pueden predecir con certeza cambios de núcleo a núcleo. Se estudia también la posibilidad de superponer el modelo de Raz con términos anarmónicos para los neutrones, y se observa que eso permitiría dar una descripción bastante coherente con los resultados observados al variar el numero de masa A, para ello seria necesario que las energías de los niveles de neutrones fuesen diferentes de los resultados utilizados previamente.

Silbergleit, Virginia Mabel. "Estudio de correlaciones angulares" (1976) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
El presente estudio involucra una serie de trabajos teóricos y experimentales que cubren parte de los procesos de desintegración nuclear y de su interacción con las capas electrónicas. Como ejemplo de estudio de la desintegración nuclear se ha tomado el caso Pd109→ Ag109. Con respecto al estudio de la interacción núcleo-corteza electrónica se ha considerado la desintegración del Bi207→Pb207 y del Ce139→La139. Mediante la desintegración del Pd109 se ha determinado el carácter de algunos niveles excitados de la Ag109, basado en el método experimental de correlaciones angulares gamma - gamma. Se ha arribado a la presentación de una discusión de la estructura de niveles del núcleo de Ag109, la cual se compara con modelos realizados por diferentes autores. Con respecto a la desintegración del Bi207 y del Ce139 se ha realizado un estudio experimental de correlaciones angulares LX - gamma el cual es analizado de acuerdo con las predicciones teóricas del modelo desarrollado por Dolginov. Por razones de completicidad en el Capítulo I se hace una reseña de la teoría de emisión de radiación electromagnética nuclear. En el Capítulo II se detalla la teoría correspondiente a las correlaciones angulares de radiaciones en cascada, para los casos de transiciones radiativas y no radiativas. En el Capítulo III se describe el tratamiento estadístico de datos indispensable para determinar la validez de los resultados experimentales. En los Capítulos IV y V se describen los montajes experimentales para realizar las mediciones de espectros simples y en coincidencia de las radiaciones gamma y de fluorescencia y de correlaciones angulares gamma - gamma y X - gamma. El Capítulo IV está dedicado a los estudios realizados sobre la desintegración del Pd109→Ag109. El Capítulo V presenta el desarrollo de las experiencias sobre correlaciones angulares no perturbadas X - gamma provenientes de la desintegración del Bi207 por medio de la captura L3 al Pb207. En el Capítulo VI se describen las experiencias análogas de la correlación angular X - gamma proveniente de la desintegración de Ce139 al La139. En estas tres últimos capítulos se presentaron los resultados experimentales y se comparan con los obtenidos por otros autores. Este trabajo de tesis ha sido el fruto de seis años de labor contínua, lo que ha permitido sustentarlo con diversos estudios realizados secuencialmente. Cada uno de estos estudios ha sido debidamente documentado en las publicaciones que figuran en el Apéndice I.

Etcheverry de Milou, Marta I.. "Estudio de doble y triple resonancia magnética nuclear" (1981) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Balonga, Pablo Enrique. "El efecto overhauser nuclear ante relajación escalar : análisis y aplicaciones" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Casaubon, Juan Ignacio. "Tratamiento molecular de las colisiones ion - átomo" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Verga, Alberto Daniel. "Turbulencia de plasma en la magnetósfera de los pulsars" (1984) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Szapiro, Benito Teodoro. "Implosiones de microesferas constituídas por una burbuja fusil rodeada por un manto denso" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Curutchet, Patricia. "Decaimiento electromagnético de resonancias gigantes en reacciones entre iones pesados" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Acosta de Mehr, María Teresa. "Cálculo perturbativo de los momentos de inercia nucleares" (1985) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Denis, Alicia. "Problemas de difusión y de frontera móvil en aleaciones de uso nuclear" (1992) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Kirchuk, Ernesto Daniel. "Transición de forma en núcleos de masa media" (1993) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En esta tesis estudiamos microscopicamente el mecanismo de deformación nuclear y la coexistencia de formas en núcleos par-par pertenecientes a las regiones de masa media A ≈ 100 y A ≈ 80. En los Sr, Zr y Mo, datos experimentales indican que a ambos lados de A ≈ 90, según se incremente o disminuya el número de neutrones, se produce una transición de forma esférica a deformada. En la región A ≈ 100, la transición esta asociada con una firme caída del primer estado excitado 0+. En los isótopos del Zr, este estado ha sido conectado principalmente con la excitación de protones a través de la subcapa Z = 40. A partir del elemento de matriz del Modelo de Capas que conecta las configuraciones (2p1/2)0+2 y (1g 9/2)0+2 en el 90Zr, determinamos que una fuerte reducción en el elemento de matriz de acoplamiento se necesita para explicar la muy baja energía de excitación del estado 0+ en N = 58 y N = 60. Esta reducción la calculamos expresando los estados de los nucleones de valencia mediante configuraciones esféricas del modelo de capas, y los estados de excitación del carozo mediante funciones de onda deformadas tipo Nilsson. Obtenemos que en la coexistencia, los estados están débilmente acoplados. Mediante un modelo de dos estados, y suponiendo una pura deformación cuadrupolar para la componente deformada, calculamos las probabilidades de transición electromagnéticas que se comparan favorablemente con datos experimentales. Por otra parte, a fin de encontrar una visión microscópica unificada en las dos regiones consideradas, efectuamos una aproximacion de campo medio deformado. Un conjunto consistente de cálculos en el esquema de Hartree-Fock-Bogoliubov, fueron realizados en las tres series de isotopos del Sr, Zr y Mo. Encontramos un origen común para el encendido de la deformación en ambas regiones. La deformación es disparada por la fuerte interacción neutrón-protón en orbitales con muy buen solapamiento espacial.

Somacal, Héctor R.. "Corrimientos en las frecuencias de cruce en la región de las tierras raras pesadas" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Tomasi, Dardo Gustavo. "Reacciones nucleares de transferencia inducidas por Iones Pesados" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Seva, Esteban Carlos. "Ancho de dispersión de las resonancias multipolares gigantes" (1996) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Las Resonancias Multipolares Gigantes son vibraciones de la superficie nuclear generadas por la promoción de nucleones, a través de la superficie de Fermi, a capas desocupadas, que están descriptas como excitaciones coherentes de partícula-agujero. En este trabajo evaluamos el ancho de dispersión de las Resonancias Multipolares Gigantes usando la discontinuidad, a tiempos cortos, de la segunda derivada de la función de Green del bosón vibracional. Esto nos permitió aislar los procesos que contribuyen al ancho de dispersión en término de una expansión diagramática de Feynman del bosón vestido. Utilizamos para clasificar los procesos el tratamiento perturbativo del estado de un bosón que provee la Teoría Nuclear de Campos (NFT) y obtuvimos una simple expresión para el ancho de dispersión en el menor orden (no nulo) de teoría de perturbaciones. Extendimos el cálculo del ancho de dispersión de las Resonancias Multipolares Gigantes a temperatura finita, con el mismo método de la discontinuidad de la segunda derivada, pero usando la función de Green en el formalismo de Matsubara. Realizamos los cálculos numéricos del ancho de dispersión, a temperatura cero y temperatura finita, para el 208Pb y el 90Zr utilizando una fuerza separable isoescalar-isovectorial picada sobre la superficie nuclear del tipo ∂ V(r)/∂ r, siendo V(r) el potencial de Wood-Saxon.

Abstract:
The Giant Multipole Resonances are vibrations of the nuclear surface produced by the promotion of the nucleons, across the Fermi surface, to unoccupied levels, these are very well described as coherent states of particle-hole excitations. In this work we evaluate the spreading width of the Giant Multipole Resonances using the discontinuity in the second derivative, for short times, of the Green's function of the vibrational boson. This allows us to isolate the processes that contribute to the spreading width in terms of the Feynman diagrammatic expansion of the full boson propagator. Utilizing for classification purpose the Nuclear Field Theory (NFT) perturbative treatment of the one boson states, and we obtain a very simple expression for the spreading width in the lowest (nonvanishing) order of perturbation theory. We extend the calculation of the spreading width of the Giant Multiple Resonances to finite temperature, with the same methods of the discontinuity in the second derivative, but using the Matsubara Green's function. Finally we have applied the calculation of the spreading width, for zero and finite temperature, to the 208Pb and 90Zr. The interaction we have used is a separable isoescalar-isovector one, peaked in the nuclear surface with a radial dependence of the type ∂V (r)/∂r, being V(r) a Wood-Saxon potential.

Negri, Agustín E.. "Distribución latitudinal del radioisótopo 129I en la Argentina" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Este trabajo de tesis analiza la presencia del radioisótopo 129I en la Argentina con el objetivo de aportar nueva información para el desarrollo de aplicaciones medioambientales de este nucleido en nuestro continente. Con ese fin se midieron concentraciones de yodo y del radioisótopo 129I en tiroides animales provenientes de distintas regiones del país. Los resultados obtenidos sugieren una fuerte dependencia con la latitud e indican la existencia de una variación estacional de la concentración de 129I. Ambas características se pueden explicar teniendo en cuenta las fuentes de ambos isótopos, el transporte atmosférico y la deposición de los mismos. Se demuestra, además, la importancia de la quema de biomasa en el Amazonas como fuente de reciclado de 129I para Sudamérica. Las relaciones isotópicas 129I/127I medidas son menores a las halladas en muestras del hemisferio Norte, inclusive a las tomadas en regiones lejanas a las plantas de reprocesamiento de combustible nuclear ubicadas en Europa occidental, siendo estas actualmente la principal fuente de 129I. De hecho, dos sitios de muestreo presentan valores de la relación 129I/127I similares a resultados pre-antropogénicos. El perfil latitudinal y los niveles medidos de 129I permiten aseverar que no hay fuentes locales de producción de este radioisótopo.

Abstract:
This thesis work analyzes the presence of 129I in Argentina in order to develop environmental applications with this radioisotope in South-America. For this, 129I and 127I concentrations were measured in animal thyroids coming from several regions of Argentina. The results show a clear dependence with latitude and season, which can be understood considering tropospheric circulation patterns, possible 129I sources and regional precipitation rates. It was found that biomass burning in the Amazon plays a major role as source of recycled 129I for South America. The measured 129I/127I isotopic ratios are lower than those found in samples from the northern hemisphere, including those taken in regions far from nuclear fuel reprocessing plants located in Western Europe, nowadays the main source of 129I. In fact, two sampling sites yield 129I/127I values similar to pre-anthropogenic ones. Taken into account the latitudinal profile and 129I levels measured, local sources of 129I are ruled out.

Zurita, María Pía. "Producción de hadrones en medios nucleares" (2012) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En el presente trabajo estudiamos las modificaciones generadas por la presencia de medios nucleares en los estados inicial y final de procesos que involucran hadrones. Realizamos el análisis en el contexto de QCD a segundo orden en el desarrollo perturbativo. Para ello efectuamos una descripción exhaustiva de la cinemática de procesos de dispersión inelástica profunda y colisiones hadrónicas en el vacío. A partir de esto analizamos la incidencia de los medios nucleares sobre la distribución de partones en nucleones ligados. Dicho estudio incluye una actualización de los análisis realizados hasta el momento, a saber la inclusión de efectos de masa por la presencia de quarks pesados, el agregado de nuevos resultados experimentales y el impacto de las modificaciones en las funciones de fragmentación debidas a la presencia del medio nuclear. Por otro lado investigamos también las modificaciones de estado final observadas por los experimentos de DESY y RHIC, y presentamos funciones de fragmentación nucleares, extraidas en forma consistente con la determinación de distribuciones partónicas. Empleando estos resultados, brindamos predicciones para experimentos a realizarse en el LHC, y en los futuros LHeC y EIC.

Abstract:
In the present thesis we study the modification of initial and final hadronic states when the processes occur in nuclear media. We make this analysis in the context of QCD at next-to-leading order in the perturbation series. We present a thorough description of the kinematics of deep-inelastic scattering and hadronic collisions in vacuum. From this point we analyze the partonic distribution functions on bounded nuclei. There we consider all the characteristics of up-to-date analysis, such as heavy quarks mass effects and new experimental results. We also take into account the novel set of nuclear fragmentation functions in order to get a good description of single-inclusive hadron production in proton(deuteron)-nucleus collisions. On the other hand we also study the final state modification observed by the HERMES collaboration at DESY and by the four collaborations at RHIC, and present the first set of nuclear fragmentation functions, which we extract in a consistent way. Using these results, we present predictions for experiments at LHC and future colliders LHeC and EIC.

Martínez Heimann, Diego. "Reacciones nucleares de fragmentación con proyectiles débilmente ligados" (2013) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
A partir de la disponibilidad de instalaciones capaces de producir haces radiactivos, gran parte de las actividades dentro del marco de la física nuclear experimental y teórica han sido orientadas al estudio de reacciones con núcleos en zonas alejadas del denominado valle de estabilidad. Al mismo tiempo, la existencia de ciertos núcleos estables pero débilmente ligados, con muchas características similares (como ser por ejemplo el bajo umbral de energía de separación), brinda la posibilidad de estudiar este tipo de mecanismos con la ventaja adicional de poder ser producidos en forma más sencilla y con flujos de mayor intensidad. Entre los distintos mecanismos que pueden tener lugar en las interacciones con núcleos inestables o débilmente ligados, el proceso de quiebre o breakup resulta de particular interés por diversos motivos. Dentro del área de astrofísica nuclear, se ha propuesto que el estudio del mecanismo de breakup de núcleos livianos permitiría la determinación de secciones eficaces de captura radiativa a través del proceso inverso. Por otro lado, en el contexto de la física de reacciones en general, el interés está puesto en entender, no solo los mecanismos que dan lugar a este tipo de procesos por la comprensión del fenómeno en sí mismo, sino que también se halla abierta una discusión acerca de la influencia que el canal de breakup posee sobre la probabilidad de ocurrencia de otros canales de reacción, como por ejemplo los mecanismos de fusión. En la actualidad existe escasa información experimental directa sobre secciones eficaces de breakup obtenida en forma exclusiva, es decir, a través de la detección en coincidencia de las partículas producto de la reacción; gran parte de los resultados que se encuentran disponibles parten de extrapolaciones realizadas en base a resultados obtenidos sobre otros mecanismos de reacción. En este sentido, la medición directa del canal de breakup en distintos sistemas y la interpretación de los resultados en forma conjunta con la de otros procesos es de la mayor importancia y actualidad dentro de la física de reacciones nucleares. En el presente trabajo se describe el desarrollo de un conjunto de procedimientos, tanto a nivel de dispositivos de detección como de programas y procesos de análisis de datos, aptos para la determinación de secciones eficaces absolutas de reacciones de breakup a través de mediciones exclusivas. Los proyectiles estudiados en este caso consistieron en los núcleos débilmente ligados de litio 6 y 7 sobre blancos de samario 144. Se describe el desarrollo de las técnicas experimentales de detección en coincidencia y los procesos de reducción de datos necesarios para la selección de eventos de breakup y se detalla el desarrollo de un programa de simulación de reacciones de quiebre, necesario para el análisis de la eficiencia de los sistemas de detección y el cálculo de secciones eficaces absolutas. Para el caso de proyectiles de litio 6 se obtuvieron secciones eficaces absolutas para el proceso de quiebre resonante (a través del primer estado excitado del proyectil) y directo. Para el primero de estos mecanismos, los resultados fueron comparados con las predicciones obtenidas a través de un modelo clásico dinámico de simulación hallándose una buena coincidencia entre ambos. Se observó que la sección eficaz de reacción disminuye con la energía de bombardeo al atravesar el valor de la barrera de repulsion coulombiana. Para los resultados del proceso directo se propuso el uso del código de simulación como herramienta adicional del análisis de datos, que permitió estimar un umbral superior de energías relativas medidas de 300 keV. Se encontró evidencia de una fuerte presencia para ambos sistemas de un proceso de dos etapas, en particular, la transferencia de un neutrón seguida de breakup para el cual fueron calculadas secciones eficaces absolutas de reacción. Se encuentra actualmente en estudio la adaptación de los códigos de simulación para este tipo de procesos y su comparación con predicciones teóricas. Para el caso de proyectiles de litio 7, la tasa de producción encontrada para el caso de quiebre directo (en tritios y partículas α) resultó insuficiente para determinar su probabilidad de ocurrencia.

Abstract:
The recent availability of facilities capable of producing radioactive beams has motivated that an important part of the activities of both experimental and theoretical nuclear physics is currently oriented towards the study of reactions involving nuclei far away from stability. Simultaneously, the existence of stable but weakly bound nuclei that share multiple characteristics (like low breakup threshold energies) gives the possibility of studying these type of mechanisms with the additional advantage of easier beam production and higher intensity fluxes. Breakup reactions are of particular interest amongst the multiple processes that can occur with unstable or weakly bound nuclei for various reasons. In the context of nuclear astrophysics it has been stated that the study of the breakup mechanism could allow for the determination of radiative capture cross-sections through the inverse process. On other hand, in the nuclear reactions frame the interest is placed in understanding not only the pure mechanisms that generate these processes but also a debate is still open regarding the influence that the breakup channel has over the occurrence of other reaction mechanisms, such as fusion processes. There is currently not much direct information regarding breakup cross sections obtained in exclusive experiments (i.e. through the coincidental detection of the particles produced in the reaction). Information typically available come from extrapolations made from results obtained in measurements performed over some other reaction channel. In this context, direct determination of breakup processes and the results interpretations in connection with other reaction mechanisms is of the most importance and relevance in the field of nuclear reactions. In the present work, the development of a set of procedures is described involving both experimental techniques as data analysis methods useful for absolute cross-sections determination in breakup reactions through exclusive measurements. The projectiles used in this case were 6Li and 7Li bombarded on 144Sm targets. The development of the experimental techniques required for coincidence measurements is described. The data reduction processes needed for breakup events discrimination and coincidental efficiency determination is also detailed. For the 6Li case, absolute cross-sections have been obtained for the resonant process occurring through the projectile first excited state and also for the non resonant mechanism. In the former, results were compared with predictions obtained through a classical dynamical model simulation finding a good match between the results. Experimental cross-sections decrease with bombarding energy for energies above and below the coulomb barrier. For the non-resonant process, the use of the simulation code as an additional tool in the data analysis stage allowed for the determination of an upper threshold of measured relative energies of around 300 keV. Evidence has been found for both reaction systems of a two-stage process, namely one-neutron transfer followed by breakup. Absolute cross-sections were calculated for both cases. Currently, the adaptation of the simulation code is under analysis in order to establish comparations with theoretical predictions. For 7Li projectiles the yield for direct breakup in 3H plus alpha particles turned out to be too low to measure experimentally.

Giménez Molinelli, Pedro A.. "Transiciones de fase en sistemas nucleares finitos e infinitos" (2014-05-21) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
En la presente tesis estudiamos transiciones de fase en sistemas formados por partículas que interactúan a través de potenciales clásicos que modelan las interacciones entre nucleones. Mediante técnicas de dinámica molecular, simulamos colisiones de Iones Pesados en el rango de energías en el que se observa Multifragmentación. Auxiliados con avanzados algoritmos de reconocimiento de fragmentos, que utilizan información de correlaciones en el espacio de fases y no solo configuracional, investigamos el origen de diversas señales que permiten caracterizar el proceso de multifragmentación como una transición de fase: bimodalidad en la distribución del parámetro de orden, y fluctuaciones en el tamaño del fragmento más pesado. Mostramos que esas señales están determinadas en etapas muy tempranas, antes de que el sistema logre alcanzar un equilibrio que justifique plenamente el uso de herramientas de la termodinámica usual. Asimismo, determinamos que la observación de bimodalidad está fuertemente relacionada con los protocolos de selección de eventos. Investigamos además la factibilidad de utilizar el parámetro α de Isoscaling para determinar el término de simetría en la ecuación de estado, como se ha propuesto. Con ese fin, ajustamos las energías de “núcleos” con una fórmula en el espíritu de la “fórmula semi-empírica de masas” para dos parametrizaciones del potencial nuclear y mostramos que presentan distintos términos de simetría. Y luego, a partir de simulaciones adecuadas, observamos que en general es imposible distinguir los resultados de los dos modelos debido a efectos entrópicos. Con el mismo modelo 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 realizamos simulaciones de dinámica molecular bajo condiciones periódicas de contorno a temperatura y densidad fijas. A densidades de sub-saturación y bajas temperaturas, como las que ocurrirían en la corteza de las estrellas de neutrones, este modelo logra producir una serie de fases in-homogéneas llamadas “Pasta Nuclear”, que surgen de la competencia entre las interacciones Nuclear y Coulombiana para nucleones en “bulk”. Desarrollamos un conjunto de herramientas de caracterización dinámica y topológica que permiten una clasificación unívoca de esas fases. Estudiando el rol de la interacción de Coulomb en la formación de estas estructuras, hallamos que estructuras similares pueden ser producidas en simulaciones incluso sin esa interacción, debido a efectos secundarios de las condiciones periódicas de contorno que, sorprendentemente, no habían sido descritos en la literatura. Esto nos permitió describir con precisión los “efectos de tamaño finito”, propios de este tipo de simulaciones, e identificar las estructuras “reales” de aquellas que están afectadas por aspectos artificiales de las simulaciones.

Abstract:
In the present thesis we study phase transitions in systems of particles that interact through classical potentials which mimic the nuclear interaction. Using molecular dynamics techniques we simulate Heavy Ion collisions in the energy range where multifragmentation is observed. Assisted with advanced fragment recognition algorithms, which use information from the whole phase space and not only configurational, we investigated the origin of several signals that allow to characterize multifragmentation as a phase transition: bimodality in the order parameter distribution and large fluctuations in the mass of the largest fragment. We show these signals to be established at early stages, before the system can reach an equilibrium which would justify the use of usual thermodynamics tools. Also, we determined that bimodality is strongly related to the event selection criterion. In addition, we investigated the factibility of using the isoscaling parameter α to determine the value of the symmetry term in the nuclear equation of state. To that effect, we adjusted the energy of “nuclei” with a formula in the spirit of the “Semi-empirical Mass Formula” for two parametrizations of the nuclear potential and showed that they present different symmetry terms. Then, with the appropriate simulations, we showed that it is in general impossible to distinguish the results from both models due to entropic effects dominating. With the same model of nuclear interaction and an adequate treatment of the Coulomb interaction, we extended the study to morphological phase transitions in “infinite” systems of nucleons, as a model of “neutron star matter”. To do so we performed molecular dynamics simulations under periodic boundary conditions at fixed temperature and density. At sub-saturation densities and low temperatures, as those expected in the crust of neutron stars, this model is able to produce a series of non-homogeneous phases known as “Nuclear Pasta”, which emerge from the competition of nuclear and Coulomb interaction for nucleons in bulk. We developed a set of dynamical and topological characterization tools that allow for a thorough classification of those phases. When studying the role of the Coulomb interaction in the formation of these structures, we found that similar structures can be produced in simulations without said interaction but due to secondary effects of the periodic boundary conditions which, surprisingly, had not been described in the literature. This enabled us to describe with precision the role of “finite size effects” and to identify the “true Pasta” from those affected by artificial aspects of the simulations.

Rodrígues Ferreira Maltez, Darío Pablo. "Detección de radionucleidos cosmogénicos mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores" (2016-03-15) Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires

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Resumen:
Una extensa variedad de radionucleidos son producidos por la interacción de los rayos cósmicos de alta energía con la atmósfera de nuestro planeta y con el polvo interplanetario que eventualmente puede arribar a él. Entre estos radionucleidos se encuentran el 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 a˜nos) y el 53Mn (T1/2 ~ 3,7 x 10^6 a˜nos), que gracias a sus largos períodos de semidesintegración, resultan adecuados como trazadores en procesos de interés geofísico cuyos tiempos característicos son del orden de los millones de a˜nos. Además, el 53Mn, por producirse esencialmente fuera de nuestro planeta, es un excelente trazador de la depositación de material extraterrestre sobre la Tierra. Debido a sus concentraciones, de una parte en 10^9 hasta una parte en 10^15 respecto de sus isótopos estables, y actividades específicas extremadamente bajas, estos radionucleidos sólo pueden ser identificados y cuantificados mediante la técnica de espectrometría de masas con aceleradores (AMS). En este trabajo se aplicó la técnica AMS para la detección de estos radionucleidos con el objeto de estudiar el reciclado de sedimentos submarinos durante la subducción de placas tectónicas y la tasa de depositación de polvo interplanetario en nuestro planeta. En el primer caso las muestras analizadas fueron cenizas y rocas volcánicas y sedimentos extraídos de hasta 250 metros de profundidad por debajo del fondo submarino. En el segundo caso, se analizó una muestra de 1.400 kg de nieve antártica. Todas las muestras fueron procesadas químicamente para la extracción y concentración del elemento de interés y la supresión del isóbaro que interfiere en las mediciones de AMS. Las mediciones de las relaciones isotópicas fueron llevadas a cabo utilizando cuatro aceleradores de diferentes laboratorios, aprovechando las ventajas técnicas de cada uno. Finalmente, mediante el modelado de estos procesos y sobre la base de los resultados obtenidos fue posible determinar rangos para el porcentaje de sedimentos submarinos que participan de la formación de magmas durante la subducción de la placa tectónica de Nazca y establecer una cota superior para la cantidad de polvo interplanetario que ingresa a nuestro planeta. Además de estas dos aplicaciones geofísicas, en el marco de este trabajo se implementó la técnica AMS en las instalaciones del Acelerador TANDAR de forma cuantitativa. Para ello se construyó un sistema de detección que, haciendo uso de las altas energías posibles en este acelerador, permitió la identificación del radionucleido 10Be con la completa supresión de su isóbaro estable 10B. De este modo, se consiguieron en el Acelerador TANDAR, mediciones de relaciones isotópicas 10Be/9Be tan bajas como 5 x 10^−13, nivel de sensibilidad suficiente para realizar la mayoría de los estudios geofísicos con este radionucleido.

Abstract:
A wide variety of radionuclides are produced by the interaction of high-energy cosmic rays with the Earth’s atmosphere and with the interplanetary dust that can eventually reach it. Among these radionuclides are the 10Be (T1/2 ~ 1,4 x 10^6 years) and 53Mn (T1/2 ~ 3,7 x 10^6 years), that thanks to its long half-lives, are suitable as tracers in processes of geophysical interest whose characteristic times are of the order of millions of years. In addition, the 53Mn is an excellent tracer for deposition of extraterrestrial material on Earth because is essentially produced outside our planet. Due to its concentrations of one part in 10^9 to a part in 10^15 with respect to their stable isotopes, and extremely low specific activities, these radionuclides can only be identified and quantified by Accelerator Mass Spectrometry (AMS) technique. In this work, we applied the AMS technique for the detection of these radionuclides in order to study the marine sediment recycling during subduction of tectonic plates and the deposition rate of interplanetary dust on our planet. In the first case, the analyzed samples were volcanic ashes and sediments taken from up to 250 meters deep below the seabed rocks. In the second case, a sample of 1400 kg of Antarctic snow was analyzed. All samples were chemically processed for extraction and concentration of the element of interest and for suppressing the interfering isobar in AMS measurements. The measurements of isotopic ratios were carried out using four different accelerators, taking advantage of the technical characteristics of each one. Finally, by modeling these processes and on the basis of the results obtained it was possible to determine the ranges of percentage of submarine sediments involved in the formation of magmas during the subduction of the Nazca tectonic plate and, set an upper limit for the amount of interplanetary dust entering our planet. Besides these two geophysical applications, in the context of this work, the AMS technique was quantitatively implemented in TANDAR accelerator facility. For this, capitalizing the high potential energy in this accelerator, a detection system was built. It allowed the identification of radionuclide 10Be with complete suppression of its stable isobar 10B. Thus, 10Be/9Be isotope ratio measurements as low as 5 x 10^−13 were achieved in the accelerator TANDAR, sensitive enough for most geophysical studies with this radionuclide.

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Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales - Universidad de Buenos Aires
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