Fragmentación de sistemas finitos

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En la presente tesis estudiamos procesos de fragmentación de sistemas finitos,formados por constituyentes que interactúan de a pares a través depotenciales de corto rango. Utilizamos técnicas de dinámica molecular parasimular experimentos de fragmentación de sistemas confinados en volúmen, desistema...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Chernomoretz, Ariel
Formato: Tesis Doctoral
Lenguaje:Español
Publicado: 2002
Materias:
FRAGMENTACION
SISTEMAS FINITOS
COLISIONES DE IONES PESADOS
TRANSICIONES DE FASE
FENOMENOS CRITICOS
FISICA COMPUTACIONAL
DINAMICA MOLECULAR
FINITE SYSTEMS
HEAVY ION COLLISIONS
PHASE TRANSITIONS
CRITICAL PHENOMENA
COMPUTER PHYSICS
MOLECULAR DYNAMICS
Acceso en línea:https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3498_Chernomoretz
Aporte de:
Biblioteca Digital - Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA) de Universidad de Buenos Aires
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description En la presente tesis estudiamos procesos de fragmentación de sistemas finitos,formados por constituyentes que interactúan de a pares a través depotenciales de corto rango. Utilizamos técnicas de dinámica molecular parasimular experimentos de fragmentación de sistemas confinados en volúmen, desistemas libres no-confinados y de procesos de producción de fragmentos comoconsecuencia de colisiones entre un blanco y un proyectil. En cada escenarioanalizamos el proceso de formación de fragmentos no sólo en el espacio configuracional,sino también en el espacio de fases, utilizando algoritmos avanzadosde reconocimiento de fragmentos que buscan estructuras ligadas en el espacioq-p. En el estudio de sistemas confinados encontramos, para situaciones de altadilución, claras señales de una transición de fase de primer orden, entre unafase tipo-líquida (presencia de una gota de gran masa) y una fase tipo-vapor (sólo fragmentos livianos), que tiene lugar en un sistema finito. Analizamos laexistencia de fluctuaciones anormalmente grandes de la energía cinética, curvascalóricas con convexidades anómalas (loops) y calores específicos negativos. Determinamos el origen microscópico de dichas señales y pudimos explicarcómo “desaparecen” en la medida en que la densidad del sistema aumenta y latransición se torna contínua. A su vez, utilizando información de correlacionesmicroscópicas en el espacio de fases, pudimos obtener el diagrama de fases ycaracterizar el comportamiento crítico del sistema. En el análisis de sistemas no-confinados encontramos que la dinámica delsistema sólo admite el establecimiento de un equilibrio local sobre un campo develocidades asociado a un movimiento colectivo de expansión. En este nuevoescenario estudiamos el comportamiento de la curva calórica y la dependenciatemporal de observables tales como las fluctuaciones relativas de la energíacinética, K y los espectros de masas de los fragmentos producidos. Pudimosreconocer el vínculo natural que se presenta entre fluctuaciones anormalmentegrandes de K y la presencia de espectros de masa asintóticos libres de escala. Finalmente analizamos dos aspectos relacionados directamente con el mecanismode excitación por colisiones. Por un lado estudiamos el proceso dedeposición de energía en el blanco por parte del proyectil y pudimos encontrarla correspondiente curva calórica, encontrando que presentaba característicassimilares al caso de explosiones no confinadas. Por otra parte, considerandoun potencial semi-clásico para modelar la interacción nuclear, pudimos desarrollarun modelo de formación de fragmentos en colisiones de iones pesadosque fija un marco dentro del cual se pueden interpretar recientes resultadosexperimentales.
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En cada escenarioanalizamos el proceso de formación de fragmentos no sólo en el espacio configuracional,sino también en el espacio de fases, utilizando algoritmos avanzadosde reconocimiento de fragmentos que buscan estructuras ligadas en el espacioq-p. En el estudio de sistemas confinados encontramos, para situaciones de altadilución, claras señales de una transición de fase de primer orden, entre unafase tipo-líquida (presencia de una gota de gran masa) y una fase tipo-vapor (sólo fragmentos livianos), que tiene lugar en un sistema finito. Analizamos laexistencia de fluctuaciones anormalmente grandes de la energía cinética, curvascalóricas con convexidades anómalas (loops) y calores específicos negativos. Determinamos el origen microscópico de dichas señales y pudimos explicarcómo “desaparecen” en la medida en que la densidad del sistema aumenta y latransición se torna contínua. A su vez, utilizando información de correlacionesmicroscópicas en el espacio de fases, pudimos obtener el diagrama de fases ycaracterizar el comportamiento crítico del sistema. En el análisis de sistemas no-confinados encontramos que la dinámica delsistema sólo admite el establecimiento de un equilibrio local sobre un campo develocidades asociado a un movimiento colectivo de expansión. En este nuevoescenario estudiamos el comportamiento de la curva calórica y la dependenciatemporal de observables tales como las fluctuaciones relativas de la energíacinética, K y los espectros de masas de los fragmentos producidos. Pudimosreconocer el vínculo natural que se presenta entre fluctuaciones anormalmentegrandes de K y la presencia de espectros de masa asintóticos libres de escala. Finalmente analizamos dos aspectos relacionados directamente con el mecanismode excitación por colisiones. Por un lado estudiamos el proceso dedeposición de energía en el blanco por parte del proyectil y pudimos encontrarla correspondiente curva calórica, encontrando que presentaba característicassimilares al caso de explosiones no confinadas. Por otra parte, considerandoun potencial semi-clásico para modelar la interacción nuclear, pudimos desarrollarun modelo de formación de fragmentos en colisiones de iones pesadosque fija un marco dentro del cual se pueden interpretar recientes resultadosexperimentales. In this thesis we studied the process of fragmentation ofsmall systems composed by atomistic constituents that interact through shortrange potentials. We used molecular dynamics techniques in order to simulatefragmentation processes that take place in volume constrained systems, free toexpand systems, and projectile-target collisions. We characterized the processof fragment formation not only in configurational space but also in phase space. We used, to that end, advance fragment recognition algorithms that search forwell correlated structures in q-p space. In the case of constrained systems, for very diluted configurations, clearsignals of a first order phase transitions taking place between a liquid-like phase (presence of a big cluster) and a gas-like phase (just light clusters) couldbe found. In particular, we analyzed the presence of abnormaly large kineticenergy fluctuations, abnormal convexities (loops) in caloric curves, and negativespecific heats. We analyzed the microscopic origin of those signals, andexplained why they dissapear as the system density is increased. Finally, usinginformation about the microscopic correlations in phase space, we obtained thesystem phase diagram and characterized its critical behavior. For non-constrained systems we found that a local equilibrium picture,mounted over an expansive collective motion, is best suited to describe thefragmentation scenario. In this case, we studied the caloric curve behaviorand the temporal evolution of observables like mass fragment distributionsand relative kinetic energy fluctuations. In this way, we could recognize therelationship between large K fluctuations and scale-free asymptotic mass distributions. Finally, we analized two features directly related to collisions as a mechanismto excite finite system. On one hand, we studied the energy depositionprocess in the target, and calculated the respective caloric curve, finding thatit presented the same features as the one corresponding to the non-constrainedcase. On the other hand, we introduced a quasi-classical model for the fragmentformation process that take place in heavy ion collisions. Fil: Chernomoretz, Ariel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. 2002-09 Tesis Doctoral PDF Español info:eu-repo/semantics/openAccess https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n3498_Chernomoretz

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