Per citar aquest document: http://ddd.uab.cat/record/37315
A Journey of ultra heavy cosmic ray nuclei with Z>=65 : from their detection at the Earth neighborhood back to their nucleosynthesis sites / Joan Font i Serra ; [director: Carlos Domingo Miralles]
Font i Serra, Joan
Domingo Miralles, Carles, dir. (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Física)

Publicació: Bellaterra : Universitat Autònoma de Barcelona, 2005
Resum: Des de temps immemorials, dels principis de la humanitat, els éssers humans han mostrat un tremenda curiositat i atracció pel que veien quan enlairaven la vista. Per un motiu o un altra, la recerca d'explicacions de naturalesa mística de tot allò que envoltava la vida humana així com el propi destí es buscava fora de la Terra. Aquest interès místic va fomentar la observació del cel nocturn que al cap del temps junt amb altres canvis de tipus filosòfic i social van donar peu a una interpretació racional del que observaven i per tant, a una primera formulació de models cosmogònics i cosmològics. Precisament el llegat d'aquests primers observadors del cel ha estat la curiositat per l'espai extraterrestre per buscar-hi respostes a diferents preguntes. Algunes d'aquestes preguntes, que han estat formulades per diversos científics, varen consistir en les llavors per a una nova disciplina cultivada en el camp de la ciència física: La física dels Raigs Còsmics. Actualment, la física dels Raigs Còsmics consisteix en una disciplina que aixopluga diferents tòpics de l'astrofísica i la física com ara la nucleosíntesi dels raigs còsmics, el procés de injecció, els mecanismes d'acceleració, el procés de propagació i la detecció prop de la Terra dels raigs còsmics. Durant els anys 80, es van planejar un conjunt d'experiències a bord de satèl·lits amb la finalitat d'estudiar la component hadrònica de la radiació còsmica, en concret, els ions ultrapesants amb càrrega superior a la del Ferro. El present treball està unit a un d'aquest experiments: l'UHCRE (Ultra Heavy Cosmic Ray Experiment). Varis apilaments de detectors sòlids de traces nuclears van ser usats en l'UHCRE. Aquests apilaments han estat analitzats i mesurats en el nostre grup, reconeixent un total de 205 traces originades per ions ultrapesants de la radiació còsmica. La identificació d'aquests ions en l'UHCRE ha estat la primera motivació d'aquest treball, així la primera meitat (capítols 1 i 2) d'aquesta tesi tracta aquest problema. D'altra banda, els capítols 3 i 4, concerneix el procés de propagació de l'abundància d'aquests ions cap a les seves fonts mitjançant el model de Leaky Box. En el capítol 1, es presenta un mètode d'identificació conegut com Gradient Fraccional de la velocitat d'atac reduïda i es realitza un estudi detallat del seu rang d'aplicabilitat. Finalment, s'efectua la determinació de l'abundància dels raigs còsmics ultrapesants amb Z > 65 vistos per l'UHCRE. En el capítol 2, s'utilitza un model alternatiu de formació de traça latent basat en el model de pèrdua d'energia restringida en el qual s'inclouen la possible contribució de les diferents correccions per col·lisions properes en l'equació de Bethe-Bloch. Un estudi prenent els resultats de l'UHCRE permet establir relacions entre els paràmetres que intervenen en el procés d'identificació. Finalment, s'obté una estimació d'aquests paràmetres usant dades experimentals d'accelerador. En el capítol 3, es dedueix l'equació de transport pel model de Leaky Box (MLB) que descriu la variació de la composició química de la radiació còsmica durant el seu viatge a través de la galàxia. L'abundància en les fonts que es dedueix dels resultats de l'UHCRE és estimada resolent les equacions de transport per a tots els elements amb càrrega entre 65 i 92 mitjançant un mètode numèric que cal entendre'l com una primera aproximació al problema. En el darrer capítol, les equacions del MLB es resolen numèricament usant la Weighted Slab Technique. Es presenta un estudi de la resposta d'aquest model quan es varien les expressions dels diferents paràmetres de propagació que es requereixen. Optimitzant el paràmetre estadístic χ² entre l'abundància calculada la qual és afectada per una indeterminació en la càrrega i l'abundància experimental, ah estat possible determinar aquella combinació de totes les expressions disponibles dels paràmetres de propagació que millor reprodueix l'abundància experimental de l'UHCRE.
Resum: Since ancient times, from the beginning of humankind, human beings have shown a great curiosity and attraction for what they saw when looking up. For one reason or another, the quest for explanations of mystical nature (maybe justifications) for what surrounded human life as well as its destiny was searched outside the Earth. This mystical interest encouraged the observation of the night sky which, in time, together with other social and philosophical changes, lead to a rational interpretation of what they observed and, hence the formulation of the first cosmogonical models and then cosmological models. Precisely, the legacy of these first sky observers, has been the curiosity for the extraterrestial space in search of answers to many different questions. Some of these questions formulated by several scientists, were the seeds for a new discipline sowed in the field of physics science: Cosmic Ray Physics. Nowadays, Cosmic Ray Physics consist on a discipline allowing to gather several different topics of astrophysics and physics such as the nucleosynthesis of cosmic rays, the injection process, the acceleration mechanisms, the propagation process and the detection of cosmic rays near the Earth. During the 80's, a set of experiences on board of satellites were planned and carried out with the aim of studying the hadronic component of cosmic rays, specifically ultra heavy ions with charge higher than Iron. The present work is, therefore, linked to one of such experiences; the UHCRE (Ultra Heavy Cosmic Ray Experiment). Several stacks of sheets of solid state nuclear track detectors used in the UHCRE have been analysed and measured by our group, recognizing a total of 205 tracks as originated by ultra heavy cosmic ray ions. The identification of cosmic ray ions recorded in UHCRE has been the first motivation of this work, so the first half (chapter 1 and 2) of the present thesis deals with this problem. On the other hand, chapters 3 and 4 concern to the propagation process of the abundances of such ions back to their sources using the Leaky Box model. In chapter one, an identification method, known as Reduced Etch Rate Fractional Gradient (RERFG) is presented and a detailed study of its range of applicability is performed. The determination of the abundances of ultra heavy cosmic ray with Z > 65 seen by the UHCRE is realized. In the second chapter, an alternative track formation model based on a modification of the Restricted Energy Loss model is taken into consideration by introducing the contribution of the close collisions corrections in the Bethe-Bloch formula. A study taking the UHCRE measurements allows to establish relationships between the parameters involved in the identification process. Finally, an estimation of these parameters is made using experimental data from accelerator. In chapter three, the transport equation for the Leaky Box Model (LBM) which describes the variation of the chemical composition of cosmic rays during their travel through the Galaxy is deduced. The source abundances inferred from the UHCRE results are estimated solving the transport equations, corresponding to all elements with charge 65 < Z < 92, with a numerical method that has to be understood as a first approximation to the problem. In the last chapter, the LBM transport equations are numerically solved using the Weighted Slab Technique. A study of the response of the LBM is presented when different expressions of the required propagation parameters are taken. By optimizing the χ² statistical parameter between calculated abundances which are effected by a charge uncertainty and experimental abundances, it has been possible to determine which combination of all available expressions of the propagation parameters better reproduces the experimental abunadances of UHCRE.
Nota: Bibliografia
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona, Facultat de Ciències, Departament de Física, 2004
Nota: Consultable des del TDX
Nota: A la portada: Grup de Física de les Radiacions
Nota: Títol obtingut de la portada digitalitzada
Drets: ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis
Matèria: Radiació còsmica de fons ; Ions pesats ; Traça nuclear ; Detectors
ISBN: 8468909432

Adreça alternativa:: http://hdl.handle.net/10803/3358


93 p, 1.6 MB

100 p, 1.4 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2009-05-07, darrera modificació el 2016-06-05



   Favorit i Compartir