Um método SN híbrido direto para cálculos de sistemas combustível-moderador em geometria unidimensional

Desenvolvemos nesta dissertação um método híbrido direto para o cálculo do fator de desvantagem e descrição da distribuição do fluxo de nêutrons em sistemas combustível-moderador. Na modelagem matemática, utilizamos a equação de transporte de Boltzmann independente do tempo, considerando espalhamento linearmente anisotrópico no modelo monoenergético e espalhamento isotrópico no modelo multigrupo, na formulação de ordenadas discretas (SN), em geometria unidimensional. Desenvolvemos nesta dissertação um método híbrido direto para o cálculo do fator de desvantagem e descrição da distribuição do fluxo de nêutrons em sistemas combustível-moderador. Na modelagem matemática, utilizamos a equação de transporte de Boltzmann independente do tempo, considerando espalhamento linearmente anisotrópico no modelo monoenergético e espalhamento isotrópico no modelo multigrupo, na formulação de ordenadas discretas (SN), em geometria unidimensional. Descrevemos uma análise espectral das equações de ordenadas discretas (SN)a um grupo e a dois grupos de energia, onde seguimos uma analogia com o método de Case. Utilizamos, neste método, quadraturas angulares diferentes no combustível (NC) e no moderador (NM), onde em geral assumimos que NC > NM . Condições de continuidade especiais que acoplam os fluxos angulares que emergem do combustível (moderador) e incidem no moderador (combustível), foram utilizadas com base na equivalência entre as equações SN e PN-1, o que caracteriza a propriedade híbrida do modelo proposto. Sendo um método híbrido direto, utilizamos as NC + NM equações lineares e algébricas constituídas pelas (NC + NM)/2 condições de contorno reflexivas e (NC + NM)/2 condições de continuidade para determinarmos as NC + NM constantes. Com essas constantes podemos calcular os valores dos fluxos angulares e dos fluxos escalares em qualquer ponto do domínio. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a eficiência e a precisão do método proposto.

The astrophysics of strongly interacting systems

This thesis presents investigations in four areas of theoretical astrophysics: the production of sterile neutrino dark matter in the early Universe, the evolution of small-scale baryon perturbations during the epoch of cosmological recombination, the effect of primordial magnetic fields on the redshifted 21-cm emission from the pre-reionization era, and the nonlinear stability of tidally deformed neutron stars.

In the first part of the thesis, we study the asymmetry-driven resonant production of 7 keV-scale sterile neutrino dark matter in the primordial Universe at temperatures T >~ 100 MeV. We report final DM phase space densities that are robust to uncertainties in the nature of the quark-hadron transition. We give transfer functions for cosmological density fluctuations that are useful for N-body simulations. We also provide a public code for the production calculation.

In the second part of the thesis, we study the instability of small-scale baryon pressure sound waves during cosmological recombination. We show that for relevant wavenumbers, inhomogenous recombination is driven by the transport of ionizing continuum and Lyman-alpha photons. We find a maximum growth factor less than ≈ 1.2 in 10⁷ random realizations of initial conditions. The low growth factors are due to the relatively short duration of the recombination epoch.

In the third part of the thesis, we propose a method of measuring weak magnetic fields, of order 10^-19 G (or 10^-21 G if scaled to the present day), with large coherence lengths in the inter galactic medium prior to and during the epoch of cosmic reionization. The method utilizes the Larmor precession of spin-polarized neutral hydrogen in the triplet state of the hyperfine transition. We perform detailed calculations of the microphysics behind this effect, and take into account all the processes that affect the hyperfine transition, including radiative decays, collisions, and optical pumping by Lyman-alpha photons.

In the final part of the thesis, we study the non-linear effects of tidal deformations of neutron stars (NS) in a compact binary. We compute the largest three- and four-mode couplings among the tidal mode and high-order p- and g-modes of similar radial wavenumber. We demonstrate the near-exact cancellation of their effects, and resolve the question of the stability of the tidally deformed NS to leading order. This result is significant for the extraction of binary parameters from gravitational wave observations.

Geometrical effects on the resonance absorption of neutrons

An investigation was conducted to estimate the error when the flat-flux approximation is used to compute the resonance integral for a single absorber element embedded in a neutron source.

The investigation was initiated by assuming a parabolic flux distribution in computing the flux-averaged escape probability which occurs in the collision density equation. Furthermore, also assumed were both wide resonance and narrow resonance expressions for the resonance integral. The fact that this simple model demonstrated a decrease in the resonance integral motivated the more detailed investigation of the thesis.

An integral equation describing the collision density as a function of energy, position and angle is constructed and is subsequently specialized to the case of energy and spatial dependence. This equation is further simplified by expanding the spatial dependence in a series of Legendre polynomials (since a one-dimensional case is considered). In this form, the effects of slowing-down and flux depression may be accounted for to any degree of accuracy desired. The resulting integral equation for the energy dependence is thus solved numerically, considering the slowing down model and the infinite mass model as separate cases.

From the solution obtained by the above method, the error ascribable to the flat-flux approximation is obtained. In addition to this, the error introduced in the resonance integral in assuming no slowing down in the absorber is deduced. Results by Chernick for bismuth rods, and by Corngold for uranium slabs, are compared to the latter case, and these agree to within the approximations made.

Mass measurements of some proton-rich nuclei

The Q values and 0^o cross sections of (He³, n) reactions forming seven proton-rich nuclei have been measured with accuracies varying from 6 to 18 keV. The Q values (in keV) are: Si²⁶ (85), S³⁰ (-573), Ar³⁴ (-759), Ti⁴² (-2865), Cr⁴⁸ (5550), Ni⁵⁶ (4513) and Zn⁶⁰ (818). At least one excited state was found for all but Ti⁴². The first four nuclei complete isotopic spin triplets; the results obtained agree well with charge-symmetry predictions. The last three, all multiples of the α particle, are important in the α and e-process theories of nucleo-synthesis in stars. The energy available for β decay of these three was found by magnetic spectrometer measurements of the (He³, p) Q values of reactions leading to V⁴⁸, Co⁵⁶, and Cu⁶⁰. Many excited states were seen: V⁴⁸ (3), Co⁵⁶ (15), Cu⁶⁰ (23). The first two states of S³⁰ are probably 0⁺ and 2⁺ from (He³, n) angular distribution measurements. Two NaI γ-ray measurements are described: the decay of Ar³⁴ (measured ^Ƭ1/2 = 1.2 ± 0.3s) and the prompt γ-ray spectrum from Fe⁵⁴(He³, nγ)Ni⁵⁶. Possible collective structure in Ni⁵⁶ and Ca⁴⁰, both doubly magic, is discussed.

The (He³, n) neutron energy and yield measurements utilized neutron-induced nuclear reactions in a silicon semiconductor detector. Cross sections for the most important detection processes, Si²⁸ (n, α) Mg²⁵ and Si²⁸ (n, p) Al²⁸, are presented for reactions leading to the first four states of both residual nuclei for neutron energies from 7.3 to 16.4 MeV. Resolution and pulse-height anomalies associated with recoil Mg²⁵ and Al²⁸ ions are discussed. The 0^o cross section for Be⁹ (α, n) C¹², used to provide calibration neutrons, has been measured with a stilbene spectrometer for n_o (5.0 ≤ E_α ≤ 12 MeV), n₁ (4.3 ≤ E_α ≤ 12.0 MeV) and n₂ (6.0 ≤ E_α ≤ 10.1 MeV). Resonances seen in the n_o yield may correspond to nine new levels in C¹³.

A study of the ^9 Be nucleus

The reaction ⁷Li(³He, p)⁹Be has been used to measure excitations and intrinsic widths of levels in ⁹Be below the ⁷Li + d threshold. Previously unreported levels have been found at excitations of (13.78 ± .03) MeV and (16.671 ± .008) MeV with widths of (590 ± 60) keV and (41 ± 4) keV respectively. Two overlapping levels have been found at (11.81 ± .02) MeV and (11.29 ± .03) MeV with widths of (400 ± 30) keV and (620 ± 70) keV respectively. Branching ratios from ⁹Be levels populated in this reaction to the ground and first excited states of ⁸Be have been measured by observing the associated protons in coincidence with the decay neutrons. Branching ratios were found to be:

Excitation in ⁹Be .... Branching Ratio.......... Final Nucleus.........

(MeV) .......................... (percent) .....................................

.. 2.43 ........................... 7.5 ± 1.5 .............. ⁸Be(g.s.)

.. 3.03 ........................... 87 ± 13......................................

.. 4.65 ........................... 13 ± 4.......................................

.. 6.76 .............................. ≤ 2 ......................................

.. 11.29 ...............................≤ 2 ......................................

.. 11.81 ...............................≤ 3 ......................................

.. 6.76 ........................... .41 ≤ B.R. ≤ .69 ....... ⁸Be(2⁺)

.. 11.29 ........................... 14 ± 4 .......................................

.. 11.81 ........................... 12 ± 4 .......................................

Corresponding reduced widths for neutron emission are calculated and a comparison of the results with the expectations of current nuclear models is made. In particular the measured branching ratio to ⁸Be(g.s.) from ⁹Be(2.43 MeV) corresponds to an f-wave reduced with θ²_f = 2.1 x 10^-2, in units of ħ²/mR², with R = 4.35 fm. A comparison of this value with that predicted by a Nilsson model calculation, in which ⁹Be is taken to be a deformed nucleus, is discussed. The measured value for θ²_f is found to be consistent with that expected on the basis of measured E2-transition rates between rotational levels in ⁹Be.

基于法布里-珀罗干涉仪的毫米波副载波光学产生方法

在光纤无线电系统(ROF)中，提出了一种利用法布里-珀罗干涉仪来实现将一个光学脉冲转换为毫米波频率调制的光学脉冲的方法。在这种方法中，毫米波调制的频率是由法布里-珀罗干涉仪的腔长来决定的，而脉冲序列振幅衰减和能量转移效率则是由法布里-珀罗干涉仪的腔镜反射率决定的。同时，文中对输出脉冲宽度的扩展所导致的脉冲间的干涉问题也进行了详细阐述。

I. Baryon-antibaryon phase transition at high temperature. II. Inclusive virtual photon-hadron reactions in the parton model

Part I

Present experimental data on nucleon-antinucleon scattering allow a study of the possibility of a phase transition in a nucleon-antinucleon gas at high temperature. Estimates can be made of the general behavior of the elastic phase shifts without resorting to theoretical derivation. A phase transition which separates nucleons from antinucleons is found at about 280 MeV in the approximation of the second virial coefficient to the free energy of the gas.

Part II

The parton model is used to derive scaling laws for the hadrons observed in deep inelastic electron-nucleon scattering which lie in the fragmentation region of the virtual photon. Scaling relations are obtained in the Bjorken and Regge regions. It is proposed that the distribution functions become independent of both q² and ν where the Bjorken and Regge regions overlap. The quark density functions are discussed in the limit x→1 for the nucleon octet and the pseudoscalar mesons. Under certain plausible assumptions it is found that only one or two quarks of the six types of quarks and antiquarks have an appreciable density function in the limit x→1. This has implications for the quark fragmentation functions near the large momentum boundary of their fragmentation region. These results are used to propose a method of measuring the proton and neutron quark density functions for all x by making measurements on inclusively produced hadrons in electroproduction only. Implications are also discussed for the hadrons produced in electron-positron annihilation.

Ultrafast double pulses ablation of Cr film on glass

Ultrafast lasers ablation of Cr film was investigated by using double-pulse method. Experimental results show that there exists a temporal ablation window effect with each of the double pulses adjusted just smaller than the threshold. When the delay between the double pulses is within the order of 400 ps, the ablation of Cr film could happen. When the delay between the double pulses is beyond the order of 400 ps, the ablation of Cr film would not happen, and the reflectivity from the surface of the Cr film shows a sharp rise at the same time. The two-temperature model was developed into the form of double pulses to explain the experimental phenomena. Furthermore, microbump structures were formed on the surface of Cr film after ablation by ultrafast double pulses. Their heights exhibit an obvious drop between 1 and 10 ps double pulses delay, which is involved with the electron-phonon coupling process according to the numerical simulation. These results should be helpful for understanding the dynamic processes during ultrafast lasers ablation of metal films. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Stabilization of optical Fabry-Perot sensor by active feedback control of diode laser

This paper presents the design and characterization of a fiber Fabry-Perot interferometer (FFPI) acoustic wave detector with its Q point being stabilized actively. The relationship between the reflectivity of the F-P cavity facets and cavity length was theoretically analyzed, and high visibility of 100% was realized by optimized design of the F-P cavity. To prevent the drifting of the Q point, a new stabilization method by actively feedback controlling of the diode laser is proposed and demonstrated, indicating the method is simple and easy operating. Measurement shows that good tracing of Q point was effectively realized. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Part I: Total yield measurements for the ^(21)Ne(α,n)^)(24)Mg reaction. Part II: A study of the ^(12)C(He,p)^(14)N reaction

PART I

The total cross-section for the reaction ²¹Ne(α, n)²⁴Mg has been measured in the energy range 1.49 Mev ≤ E_cm ≤ 2.6 Mev. The cross-section factor, S(O), for this reaction has been determined, by means of an optical model calculation, to be in the range 1.52 x 10¹² mb-Mev to 2.67 x 10¹² mb-Mev, for interaction radii in the range 5.0 fm to 6.6 fm. With S(O) ≈ 2 x 10¹² mb-Mev, the reaction ²¹Ne(α, n)²⁴Mg can produce a large enough neutron flux to be a significant astrophysical source of neutrons.

PART II

The reaction¹²C(³He, p)¹⁴N has been studied over the energy range 12 Mev ≤ E_lab ≤ 18 Mev. Angular distributions of the proton groups leading to the lowest seven levels in ¹⁴N were obtained.

Distorted wave calculations, based on two-nucleon transfer theory, were performed, and were found to be reliable for obtaining the value of the orbital angular momentum transferred. The present work shows that such calculations do not yield unambiguous values for the spectroscopic factors.

Um método sintético de difusão para aceleração do esquema de fonte de espalhamento em cálculos SN unidimensionais de fonte fixa

O esquema iterativo de fonte de espalhamento (SI) é tradicionalmente aplicado para a convergência da solução numérica de malha fina para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas com fonte fixa. O esquema SI é muito simples de se implementar sob o ponto de vista computacional; porém, o esquema SI pode apresentar taxa de convergência muito lenta, principalmente para meios difusivos (baixa absorção) com vários livres caminhos médios de extensão. Nesta dissertação descrevemos uma técnica de aceleração baseada na melhoria da estimativa inicial para a distribuição da fonte de espalhamento no interior do domínio de solução. Em outras palavras, usamos como estimativa inicial para o fluxo escalar médio na grade de discretização de malha fina, presentes nos termos da fonte de espalhamento das equações discretizadas SN usadas nas varreduras de transporte, a solução numérica da equação da difusão de nêutrons em grade espacial de malha grossa com condições de contorno especiais, que aproximam as condições de contorno prescritas que são clássicas em cálculos SN, incluindo condições de contorno do tipo vácuo. Para aplicarmos esta solução gerada pela equação da difusão em grade de discretização de malha grossa nas equações discretizadas SN de transporte na grade de discretização de malha fina, primeiro implementamos uma reconstrução espacial dentro de cada nodo de discretização, e então determinamos o fluxo escalar médio em grade de discretização de malha fina para usá-lo nos termos da fonte de espalhamento. Consideramos um número de experimentos numéricos para ilustrar a eficiência oferecida pela presente técnica (DSA) de aceleração sintética de difusão.

Um método de matriz resposta com esquema iterativo de inversão parcial por região para problemas unidimensionais de transporte de nêutrons monoenergéticos na formulação de ordenadas discretas

Um método de matriz resposta (RM) é descrito para gerar soluções numéricas livres de erros de truncamento espacial para problemas de transporte de nêutrons monoenergéticos e com fonte fixa, em geometria unidimensional na formulação de ordenadas discretas (SN). O método RM com esquema iterativo de inversão parcial por região (RBI) converge valores numéricos para os fluxos angulares nas fronteiras das regiões que coincidem com os valores da solução analítica das equações SN, afora os erros de arredondamento da aritmética finita computacional. Desenvolvemos um esquema numérico de reconstrução espacial, que fornece a saída para os fluxos escalares de nêutrons em qualquer ponto do domínio definido pelo usuário, com um passo de avanço também escolhido pelo usuário. Resultados numéricos são apresentados para ilustrar a precisão do presente método em cálculos de malha grossa.

Propriedades ópticas, magnéticas e estruturais de monocristais Cs2NaAlF6 dopados com cromo trivalente

Este trabalho teve por objetivo a realização do estudo das propriedades ópticas, magnéticas e estruturais do cristal elpasolita Cs2NaAlF6 dopado com as concentrações de 0,1%, 1,0%, 3,0%, 10,0%, 30,0% e 50,0% de Cr3+. O interesse no estudo deste sistema reside na existência de uma larga e intensa banda de luminescência na temperatura ambiente, que se estende do visível ao infravermelho próximo, podendo então ser utilizado como fonte de radiação sintonizável em dispositivos ópticos, optoeletrônicos e detectores, entre outros. Para a investigação das propriedades ópticas foram feitas medidas de luminescência, excitação e luminescência resolvida no tempo, na temperatura ambiente e a baixas temperaturas. Os resultados obtidos mostram largas bandas de luminescência atribuídas aos íons de Cr3+, ocupando dois sítios octaédricos não equivalentes. Os resultados também mostram que a intensidade integrada da luminescência, o baricentro da banda de emissão e o tempo de vida do estado luminescente variam com a concentração de impureza residente no sistema. Foram realizadas medidas de calor específico em função do campo magnético em uma larga faixa de temperatura, cujos resultados mostram o aparecimento do efeito Schottky a baixas temperaturas. Medidas de susceptibilidade magnética em funcão da temperatura também foram realizadas, e mostram um comportamento paramagnético, típico do íon impureza Cr3+, com um ordenamento magnético de curto alcance. Para a determinação das propriedades estruturais foram realizadas medidas de difração de nêutrons na temperatura ambiente.

Trazendo à baila a voz que fomenta pesquisas em linguagem: uma análise crítica do discurso do professor-orientador através do Sistema de Transitividade

A Nova Lei de Diretrizes e Bases da Educação Brasileira (LDB 9.394/96) prevê que a educação superior promova criticidade, reflexibilidade, correlação de saberes, mas também o incentivo ao trabalho de pesquisa e investigação científica, visando ao desenvolvimento da ciência e da tecnologia e da criação e difusão da cultura e, desse modo, desenvolver o entendimento do homem e do meio em que vive. (Artigo 43, inciso III). Entretanto, pouco se ouve sobre essas questões a partir da voz do orientador de pesquisas acadêmicas, o que esta pesquisadora considera um problema de ordem social, tendo em vista a importância desses atores sociais para o campo acadêmico. Os poucos trabalhos que abordam o tema limitam-se a identificar o orientador a partir das impressões empíricas dos orientandos e a refletir as atuações a partir de questões político-educacionais (FLECHA, 2003; MAZZILLI, 2003; BIANCHETTI & MACHADO, 2006). Neste sentido, o presente trabalho procura responder, através da Análise Crítica do Discurso (ACD), o que os orientadores têm a dizer sobre sua prática social. De caráter interpretativo (ALVEZ-MAZZOTTI, 1999), conta com dados gerados por orientadores de mestrado em Linguística/Linguística Aplicada, das esferas federal, estadual e privada, do Rio de janeiro, sendo dois participantes de cada esfera. Na primeira etapa, os sujeitos responderam a uma entrevista semiestruturada. A segunda etapa consta de: a) um questionário; b) correspondências eletrônicas; c) os regimentos dos programas de pós-graduação; e d) revisão histórica da orientação no Brasil. O caráter social deste estudo é a relação dialética entre linguagem e sociedade, já que a ACD considera qualquer evento discursivo ao mesmo tempo um texto (primeira dimensão), uma prática discursiva (segunda dimensão) e uma prática social (terceira dimensão): o modelo tridimensional (FAIRCLOUGH, 2001). O Sistema de Transitividade da LSF pautou a análise da primeira dimensão, confirmando outros estudos sobre o ranking da recorrência dos processos (LIMA LOPES, 2001). A interpretação dessa primeira dimensão aponta que os orientadores atuam na idiossincrasia, e que os principais atores sociais desse fazer são o orientador e o orientando, em relação assimétrica de poder. Na segunda dimensão, a interdiscursividade reforça essa idiossincrasia, mas inclui as pressões institucionais, que agem como reguladoras desse fazer. Na terceira dimensão, os resultados sugerem que aspectos históricos justificam a queda da qualidade dos mestrandos, associando a isso um interesse político, e as características da pós-modernidade a uma nova e híbrida atuação. Além disso, os resultados apontam para um discurso de resistência à hegemonia nas três dimensões de análise. A pesquisa possibilitou ainda a discussão em torno de aspectos práticos: a) a reflexão dos sujeitos sobre seus papeis e atribuições; e b) a atualização do aporte teórico, aplicado a um tema ainda pouco explorado. Deste trabalho, fica um convite a novas pesquisas sobre o discurso do orientador, trazendo à tona não apenas sua voz, conforme a fala literal de um dos entrevistados, mas também contribuições diretas e significativas aos estudos em Linguística e Linguística Aplicada no Brasil

Ge_2Sb_2Te_5相变薄膜光学及擦除性能研究

利用蓝绿激光对非晶态Ge2Sb2Te5相变薄膜进行擦除性能的研究，分别用1000ns，500ns，100ns，60ns脉宽的蓝绿激光进行实验，结果表明，一定脉宽下，反射率对比度随擦除功率的增加而增大，并且，在1000ns，500ns，100ns，60ns的激光作用时间范围内，非晶态薄膜均可转变成晶态，对于脉宽为60ns的蓝绿激光，擦除功率大于4．49mW后，薄膜的反射率对比度高于15％，这表明Ge2Sb2Te5相变薄膜在短脉宽、低擦除功率条件下，可具有较高的晶化速度，同时，分析了非晶态和晶态Ge2Sb2T