Pérdida de energía de proyectiles atómicos en plasmas.
En este trabajo presentamos un estudio del comportamiento de la pérdida de energía de proyectiles atómicos en plasmas a través de un esquema semiclásico y aproximaciones perturbativas del mismo. Este esquema ha mostrado reproducir los resultados cuánticos exactos de una manera satisfactoria. Perm...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2012
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/394/1/1Clauser.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En este trabajo presentamos un estudio del comportamiento de la pérdida de energía de
proyectiles atómicos en plasmas a través de un esquema semiclásico y aproximaciones
perturbativas del mismo. Este esquema ha mostrado reproducir los resultados cuánticos
exactos de una manera satisfactoria. Permite exponer los diversos comportamientos
de la pérdida de energía en ciertas condiciones particulares, dado que es un esquema
no lineal y que interpola los límites clásico y cuántico de una manera apropiada. Este
esquema semiclásico es lo suficientemente complejo como para no poder presentar un
modelo analítico de la pérdida de energía, pero a la vez, es lo suficientemente sencillo
como para resolverlo numéricamente en diversas condiciones sin un costo computacional
significativo.
Los plasmas considerados en este trabajo son totalmente arbitrarios, tanto en densidad
como en temperatura. Para ello hemos incluido los efectos cuánticos de degeneración
por bajas temperaturas o altas densidades. Esto nos permite, en cierta aproximación,
contrastar con resultados experimentales en sólidos.
El trabajo comprende el estudio del comportamiento de la pérdida de energía en función del número atómico del proyectil, de su velocidad y de su grado de ionización.
En los dos primeros casos, se evalúan los límites con las propuestas perturbativas y
modelos analíticos existentes. Hemos prestado especial atención a la región de bajas
energías del proyectil (menor que la energía térmica de los electrones del plasma) dado
el comportamiento fuertemente no-lineal. En esta región se observan comportamientos
oscilatorios de la pérdida de energía al variar su número atómico, comportamientos
que ya fueron estudiados y reportados en sólidos, pero que los modelos analíticos existentes
no pueden reproducirlos debida a esta naturaleza no lineal. No hay resultados
experimentales de estas oscilaciones en plasmas y solo un trabajo teórico previo, pero
en el cual no se observa una correcta transición al estado metálico (plasma totalmente
degenerado).
El estudio de estas oscilaciones muestra que se deben tanto a la "estructura" del proyectil
como a las pocas ondas parciales involucradas en el proceso de colisión de baja energía. Por lo tanto, se atenúan a medida que aumenta la temperatura del plasma y/o
la velocidad del proyectil. Además, el carácter cuántico de la colisión, en estas condiciones,
y la estructura del proyectil nos permite presentar un diagrama para exponer
en que regiones se producen estas oscilaciones.
Los estudios en función de la velocidad muestran un comportamiento adecuado con los
modelos existentes en condiciones perturbativas. Por otro lado, se observan modulaciones
de la pérdida de energía para proyectiles neutros con altos números atómicos.
Sin embargo, dado que los átomos adquieren una carga efectiva al atravesar el medio,
se observa en estas condiciones que las modulaciones desaparecen. Esto posibilitaría
un contraste experimental futuro.
Como hemos dicho, los proyectiles considerados en este trabajo son átomos neutros,
parcial o completamente ionizados. Esto es posible gracias a la implementacion de un
potencial sencillo que nos permite variar el grado de ionizacion de manera arbitraria.
En particular, esto nos ha permitido extender una aproximacion, originalmente propuesta
para proyectiles nucleares, a atomos en cualquier estado de carga. Ademas, es
posible observar el comportamiento de la perdida de energa de proyectiles al variar su
grado de ionizacion, manteniendo fijos el numero atomico y la velocidad del proyectil
(Resultados experimentales de este tipo serviran para optimizar el mecanismo de
ionizacion propuesto y, de esta manera, extrapolarlo a otras condiciones).
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