Livre caminho médio de neutrinos em um gás formado por prótons, nêutrons e elétrons

Abstract

O livre caminho médio de neutrinos em um gás de Fermi relativístico e livre de interações, composto de prótons, nêutrons e elétrons, é calculado. A interação dos neutrinos com o gás é mediada por bósons neutros e carregados da interação fraca, onde supomos neutralidade de carga e equilíbrio químico para as partículas que compõem o mesmo. Os cálculos são efetuados sob determinadas condições termodinâmicas encontradas durante o processo de evolução de estrelas de nêutrons, em especial na fase de resfriamento. A dependência do livre caminho médio com a densidade do gás e com a energia do neutrino incidente é analisada, na faixa de temperatura entre 0 a 30 MeV. Além do gás de Fermi com uma distribuição homogênea, consideramos ainda, para o caso T=0 MeV, o comportamento do neutrino ao longo de uma estrutura não-homogênea de matéria, conhecida como célula de Wigner-Seitz, modelada aqui com simetria esférica. Comparamos os resultados obtidos para os dois tipos de estrutura para o gás.<br>

Abstract : Mean free path of neutrinos in a relativistic Fermi gas made of neutrons, protons and electrons, is obtained. The exchange of neutral weak bosons as well as charged bosons, are taken in to account in the calculation, where electromagnetic charge neutrality and chemical equilibrium between the particles that compose the gas are imposed. The thermodynamic conditions adopted in the calculations are similar to what is expected during the evolution of neutron stars, specially in the cooling process of the star. The dependence of the results on the density of the gas and on the neutrino incident energy is presented and analysed, in the temperature range between T=0 and 30 MeV. Besides the Fermi gas model we also consider the behavior of the mean free path in a Wigner-Seitz cell with spherical symmetry and non-homogeneous distribution, for T=0. We then compare the results obtained within both approximations.