Modellazione della rapidita di decadimento β nel plasma: studio teorico di PANDORA

Le sorgenti ioniche a risonanza ciclotronica elettronica (ECRIS) sono dispositivi versatili per fornire acceleratori con fasci ionici altamente carichi. Si basano sul duplice concetto di confinamento magnetico mediante profilo B minimo e riscaldamento per risonanza mediante accoppiamento con microonde. I plasmi risultanti sono composti da elettroni energetici che obbediscono a funzioni di distribuzione multicomponente e da ioni freddi generati attraverso la ionizzazione collisionale e processi radiativi. Per molti anni ormai i plasmi ECR sono stati utilizzati come semplici sorgenti ioniche, ma ora la struttura PANDORA (Plasmas for Astrophysics, Nuclear Decay Observations and Radiation for Archaeometry) dell’INFN-LNS mira a usarli come banco di prova di laboratorio per studiare fenomeni di interesse in astrofisica – in particolare, la modifica della rapidità di decadimento β nei plasmi stellari e l’opacità degli elementi pesanti nelle kilonovae alla fase iniziale. Data la notevole complessità del sistema, è necessario sviluppare robusti modelli teorici dei plasmi ECR che possano consentire di studiare questi processi in modo sistematico, aiutare a collegare le misurazioni di laboratorio ai modelli stellari, fungere da potente strumento predittivo per supportare la progettazione sperimentale e aiutare far progredire la nostra comprensione complessiva di questi dispositivi. Questa tesi ha lo scopo di descrivere suite di codici 3D ottimizzati di particelle in cella (PIC) volti a modellare la dinamica di elettroni e ioni in modo auto-coerente, catturando la fisica più rilevante per ciascuno e in grado di fornire informazioni risolte nello spazio su densità, energia, distribuzione dello stato di carica (CSD) e popolazioni a livello atomico. Il lavoro discute anche la possibilità di utilizzare la spettroscopia a raggi X molli per valutare le simulazioni confrontando la fluorescenza e la bremsstrahlung previste dal modello con i dati sperimentali. Infine, analizza gli input richiesti dal modello di Takahashi e Yokoi per calcolare la rapidità di decadimento perturbato e come possono essere correlati con gli output delle suite di codici PIC. La tesi si conclude con alcune prospettive sugli aggiornamenti in corso dei modelli e sul potenziale di utilizzarli sia per la ricerca fondamentale che per quella applicata che coinvolge sorgenti ioniche ECR.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2024

Author dc:creator

• MISHRA, BHARAT BHUSHAN

Contributors dc:contributor

• LAMIA, LIVIO

• ECR plasma
• Nuclear Astrophysic
• S-Process Nucleosynthesi
• Beta-Decay
• PIC Simulation
• Plasma Physic
• X-Ray Spectroscopy
• Plasmi ECR
• Astrofisica Nucleare
• Nucleosintesi tramite Processi-S
• Decadimento Beta
• Simulazioni PIC
• Fisica dei Plasmi
• Spettroscopia Raggi-X

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/641465

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/641465