Neutral current supernova neutrino-nucleus scattering off 127I and 133Cs - Hellgren, Matti (2020)
Tutkielmassa tarkasteltiin astrofysikaalisten neutriinojen sirontaa stabiileista jodi- ja caesium ytimistä 127I and 133Cs, tarkoituksena arvioida kyseisten ytimien hyödyntämisen mahdollisuutta neutriinojen havaitsemisessa. Työssä käsiteltävät reaktiot koostuivat elastisista ja epäelastisista heikon neutraalin virran neutriino-ydin ja antineutriino-ydin sironnoista. Reaktioihin osallistuvina neutriinoina käytettiin supernovaräjähdyksissä alkunsa saaneita elektronin neutriinoja. Semileptonisten neutriino-ydin prosessien teoreettinen formalismi käytiin yksityiskohtaisesti läpi, ja keskeisimmät yhtälöt johdettiin tarkasti. Työn kannalta oleellisin suure oli sironnan vaikutusala. Työssä tarkasteltujen parittoman massaluvun ytimien mallintamisessa käytetty malli oli MQPM, joka itsessään rakentuu BCS-mallin ja QRPA:n päälle. MQPM:n soveltaminen parittoman massaluvun ytimien mallintamiseen tapahtui siten tekemällä ensiksi BCS- ja QRPA-laskut parittomien ytimien vieressä oleville parillis-parillisille referenssiytimille (126Te, 128Xe, 132Xe and 134Ba), ja käyttämällä näistä saatuja tuloksia haluttujen MQPM-laskujen tekemiseen. Valitusta ydinmallista saatiin ytimien tilojen aaltofunktiot ja näitä vastaavat energiat, sekä redusoidut neutraalin virran yhden kappaleen siirtymätiheydet, joita käytettiin vaikutusalojen laskemisessa. Työn lopullisina tuloksina olivat energiakeskiarvoistetut kokonaisvaikutusalat, jotka saatiin integroimalla kaksoisdifferentiaalinen vaikutusala kulmakoordinaattien yli, summaamalla ytimen kaikkien mahdollisten lopputilojen yli, ja integroimalla lopuksi saatu vaikutusala ja neutriinojen energiaspektri energian yli. Neutriinojen energiaspektrille käytettiin muunnettua termistä kahden parametrin Fermi-Dirac jakaumaa. Tuloksina saatujen QRPA-spektrien yhteensopivuus vastaavien kokeellisten spektrien kanssa oli kohtalainen, kun taas MQPM-spektreissä oli muutamia poikkeavuuksia, erityisesti spektrien matalaenergiapäässä. Näillä oli minimaalinen vaikutus vaikutusaloihin, joiden tulokset olivat verrattavissa aiempien vastaavanlaisten tutkimuksien tulosten kanssa. Kaiken kaikkiaan saatuihin tuloksiin voidaan suhtautua varovaisen optimistisesti, vaikka ne ovatkin tutkimuskysymyksen kannalta preliminäärisiä. Mikään tuloksissa ei suoranaisesti viitannut siihen, että tutkittuja ytimiä ei voitaisi käyttää neutriinojen havaitsemisessa, mutta aiheeseen liityville jatkotutkimuksille on tarvetta, jotta kysymykseen voidaan vastata tyhjentävästi.