Study of nuclear reactions relevant for astrophysics by Micro-AMS

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Física

Desarrollo de Algoritmos Numéricos para el Estudio de la Propagación no Lineal de Ondas en Aplicaciones Aeroespaciales y Astrofísicas. Develop to Numerical Algorithms to Study non-Linear Waves Propagation in Aerospace and Astrophysics Applications.

En este proyecto se desarrollarán algoritmos numéricos para sistemas no lineales hiperbólicos-parabólicos de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales. Dichos sistemas tienen aplicación en propagación de ondas en ámbitos aeroespaciales y astrofísicos.Objetivos generales: 1)Desarrollo y mejora de algoritmos numéricos con la finalidad de incrementar la calidad en la simulación de propagación e interacción de ondas gasdinámicas y magnetogasdinámicas no lineales. 2)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos gasdinámicos de elevada entalpía incluyendo cambios químicos, efectos dispersivos y difusivos.3)Desarrollo de códigos computacionales con la finalidad de simular flujos magnetogasdinámicos ideales y reales.4)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la solución del flujo aerotermodinámico alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera terrestre. 5)Aplicación de los nuevos algoritmos y códigos computacionales a la simulación del comportamiento dinámico no lineal de arcos magnéticos en la corona solar. 6)Desarrollo de nuevos modelos para describir el comportamiento no lineal de arcos magnéticos en la corona solar.Este proyecto presenta como objetivo principal la introducción de mejoras en algoritmos numéricos para simular la propagación e interacción de ondas no lineales en dos medios gaseosos: aquellos que no poseen carga eléctrica libre (flujos gasdinámicos) y aquellos que tienen carga eléctrica libre (flujos magnetogasdinámicos). Al mismo tiempo se desarrollarán códigos computacionales que implementen las mejoras de las técnicas numéricas.Los algoritmos numéricos se aplicarán con la finalidad de incrementar el conocimiento en tópicos de interés en la ingeniería aeroespacial como es el cálculo del flujo de calor y fuerzas aerotermodinámicas que soportan objetos que ingresan a la atmósfera terrestre y en temas de astrofísica como la propagación e interacción de ondas, tanto para la transferencia de energía como para la generación de inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar. Estos dos temas poseen en común las técnicas y algoritmos numéricos con los que serán tratados. Las ecuaciones gasdinámicas y magnetogasdinámicas ideales conforman sistemas hiperbólicos de ecuaciones diferenciales y pueden ser solucionados utilizando "Riemann solvers" junto con el método de volúmenes finitos (Toro 1999; Udrea 1999; LeVeque 1992 y 2005). La inclusión de efectos difusivos genera que los sistemas de ecuaciones resulten hiperbólicos-parabólicos. La contribución parabólica puede ser considerada como términos fuentes y tratada adicionalmente tanto en forma explícita como implícita (Udrea 1999; LeVeque 2005).Para analizar el flujo alrededor de cuerpos que ingresan en la atmósfera se utilizarán las ecuaciones de Navier-Stokes químicamente activas, mientras la temperatura no supere los 6000K. Para mayores temperaturas es necesario considerar efectos de ionización (Anderson, 1989). Tanto los efectos difusivos como los cambios químicos serán considerados como términos fuentes en las ecuaciones de Euler. Para tratar la propagación de ondas, transferencia de energía e inestabilidades en arcos magnéticos de la corona solar se utilizarán las ecuaciones de la magnetogasdinámica ideal y real. En este caso será también conveniente implementar términos fuente para el tratamiento de fenómenos de transporte como el flujo de calor y el de radiación. Los códigos utilizarán la técnica de volúmenes finitos, junto con esquemas "Total Variation Disminishing - TVD" sobre mallas estructuradas y no estructuradas.

The Trojan horse method in nuclear astrophysics: recent results

Difficulties in cross-section measurements at very low energies, when charged particles are involved, led to the development of some indirect methods. The Trojan horse method (THM) allows us to bypass the Coulomb effects and has been successfully applied to several reactions of astrophysical interest. A brief review of the THM applications is reported together with some of the most recent results.

Nuclear astrophysics: nucleosynthesis in the Universe

Nuclear astrophysics is a relatively young science; it is about half a century old. It is a multidisciplinary subject, since it combines nuclear physics with astrophysics and observations in astronomy. It also addresses fundamental issues in astrobiology through the formation of elements, in particular those required for a carbon-based life. In this paper, a rapid overview of nucleosynthesis is given, mainly from the point of view of nuclear physics. A short historical introduction is followed by the definition of the relevant nuclear parameters, such as nuclear reaction cross sections, astrophysical S-factors, the energy range defined by the Gamow peak and reaction rates. The different astrophysical scenarios that are the sites of nucleosynthesis, and different processes, cycles and chains that are responsible for the building of complex nuclei from the elementary hydrogen nuclei are then briefly described. Received 28 February 2012, accepted 5 April 2012, first published online 9 May 2012

Potential of a neutrino detector in the ANDES underground laboratory for geophysics and astrophysics of neutrinos

The construction of the Agua Negra tunnels that will link Argentina and Chile under the Andes, the world's longest mountain range, opens the possibility of building the first deep underground laboratory in the Southern Hemisphere. This laboratory has the acronym ANDES (Agua Negra Deep Experiment Site) and its overburden could be as large as similar to 1.7 km of rock, or 4500 mwe, providing an excellent low background environment to study physics of rare events like the ones induced by neutrinos and/or dark matter. In this paper we investigate the physics potential of a few kiloton size liquid scintillator detector, which could be constructed in the ANDES laboratory as one of its possible scientific programs. In particular, we evaluate the impact of such a detector for the studies of geoneutrinos and Galactic supernova neutrinos, assuming a fiducial volume of 3 kilotons as a reference size. We emphasize the complementary roles of such a detector to the ones of the Northern Hemisphere neutrino facilities, given the advantages of its geographical location.

A chemical dictionary, containing the words generally used in chemistry, and many of the terms used in the related sciences of physics, astrophysics, mineralogy, pharmacy, and biology, with their pronunciations, based on recent chemical literature,

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SHEAL II, NASA's Shuttle High-Energy Astrophysics Laboratory : broad band X-ray telescope/diffuse X-ray spectrometer /

Title from cover.

Astronomy and beginning astrophysics

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Principal works in astrophysics, 1912-1956; USSR. [Translations]

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Astronomy and astrophysics.

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Smithsonian contributions to astrophysics

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Chemical dictionary, American and British usage. Containing the words generally used in chemistry, and many of the terms used in the related sciences of physics, astrophysics, mineralogy, pharmacy, agriculture, biology, medicine, engineering, etc.; based on recent chemical literature.

Re-issue, with changes and additions of the 3d ed. pub. in 1944.