Gás de neutrinos interagentes em um meio nuclear denso

Abstract

Estamos interessados em estudar o comportamento dos neutrinos e suas propriedades em um meio nuclear denso. O meio nuclear será descrito pelo modelo de Walecka não linear, onde usamos a aproximação de campo médio para a solução do mesmo. Além de mésons, nucleons e léptons, incluímos os bósons fracos neutro Z e carregados W+ e W- no modelo, calculando propriedades do sistema, como a densidade de energia, pressão e fração de partículas. Obtemos também a seção de choque total e o livre caminho médio dos neutrinos, levando em conta tanto espalhamentos, mediados pelo bóson fraco neutro, quanto absorção de neutrinos pelo meio, mediado pelos bósons carregados. Comparamos então o resultado para duas parametrizações diferentes para a interação forte: uma onde a não linearidade é introduzida explicitamente e os acoplamentos são definidos por constantes e outra onde tais constantes passam a depender da densidade. A solução desse problema tem interesse direto em simulações para a perda de neutrinos no momento da formação de uma estrela de nêutrons a partir da explosão de uma supernova.

The behavior and properties of neutrinos in dense nuclear matter is studied. The nuclear matter itself is described by the non-linear Walecka model, solved in the mean-field approximation. Besides the nucleons, mesons and leptons, the weak neutral boson and the weak charged bosons are included in the model and the energy density, pressure and particle fractions are calculated. We also obtain the total cross-section and mean-free path for the neutrinos, taking into account scattering and neutrino absorption. We compare the final results for two know kinds of model parametrizations: one in which nonlinear effects in the strong sector are explicitly written in the model Lagrangian and another one in which the coupling constants are density dependent. The solution for this problem is interesting for the understanding of neutrino diffusion in a newly born neutron star after a supernova explosion.