Difusão de neutrinos em um meio nuclear

Abstract

Estamos interessados em estudar o comportamento do neutrino e suas propriedades em um meio nuclear denso não uniforme, onde também há elétrons e outros neutrinos. O meio nuclear será descrito pelo modelo de Walecka não linear, onde a fase da matéria conhecida como fase pasta, é obtida usando a aproximação de Thomas-Fermi dentro de uma célula de Wigner-Seitz. Além de mésons, nucleons e léptons, incluímos explicitamente os bósons fracos neutro Z e carregados W+ e W- no modelo, porém o efeito destes últimos é desprezível no cálculo das propriedades do sistema, como a densidade de energia, pressão e fração de partículas, sendo importante apenas no cálculo da seção de choque dos neutrinos. 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 a absorção de neutrinos pelo meio, mediada pelos bósons carregados. Calculamos também o espalhamento coerente dos neutrinos. Comparamos então o resultado com dois tipos de 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.<br>

Abstract : The behavior and properties of a neutrino in non-uniform dense nuclear matter, surrounded by electrons and other neutrinos are studied. The nuclear matter itself is modeled by the non-linearWalecka model, where the so-called nuclear pasta phase is described using the Thomas-Fermi approximation, solved in a Wigner-Seitz cell. Besides the nucleons, mesons and leptons, the weak neutral boson and the weak charged bosons are explicitly included in the model, but their effects to the energy density, pressure and particle fractions are negligible, being important only for the calculation of the neutrino cross-section. We also obtain the total cross-section and mean-free path for the neutrinos, taking into account scattering and neutrino absorption. Coherent scattering was also calculated. We compare the final results for two know kinds of model parametrizations: one in which non-linear 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.