STUDY OF POSITRONS FROM COSMIC RAYS INTERACTIONS AND COLD DARK MATTER ANNIHILATIONS IN THE GALACTIC ENVIRONMENT.
Autor ROBERTO ALFREDO LINEROS RODRIGUEZ
Profesor guía STEFANO SCIUTO
Para optar al grado de DOTTORATO DI RICERCA IN FISICA ED ASTROFISICA. Institución UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO/FACOLTA DI SCIENZE MATEMATICHE FISICHE E NATURALI/DIPARTIMENTO DI FISICA TEORICA.
Lugar TORINO, ITALIA Año 2008
Páginas 146p.
Disciplina FISICA. Colección TESIS
Ubicación TESIS/0762D
Resumen
LOS RAYOS COSMICOS DE POSITRONES Y ELECTRONES CONSTITUYEN SOLO UNA FRACCION DE LOS RAYOS COSMICOS QUE LLEGAN A LA TIERRA. ESTAS PARTICULAS TIENEN LA POTENCIALIDAD DE REVELAR SOLO FUENTES CERCANAS PORQUE SON AFECTADAS EN MAYOR MEDIDA POR PROCESOS DE PERDIDA DE ENERGIA QUE OTRAS CLASES DE RAYOS COSMICOS. POSITRONES GALACTICOS SON PRINCIPALMENTE PRODUCIDOS POR LA INTERACCION DE RAYOS COSMICOS NUCLEARES CON EL GAS INTERESTELAR. LAS OBSERVACIONES DE RAYOS COSMICOS EN LA SEÑAL POSITRON-ELECTRON MUESTRAN LA POSIBLE PRESENCIA DE UNA INESPERADA PECULIARIDAD EN EL RANGO POR SOBRE DE LOS 10 GEV: LA FRACCION DE POSITRONES (POSITRON FRACTION) SE MUESTRA MAS GRANDE EN EL RANGO DE ALTAS ENERGIAS QUE LAS ACTUALES PREDICCIONES TEORICAS. DURANTE AÑOS, MUCHAS EXPLICACIONES HAN SIDO PROPUESTAS PARA DILUCIDAR ESTA PECULIARIDAD. ESTOS ESTAN BASADOS EN NUEVA FISICA, COMO LA ANIQUILACION DE MATERIAñoSCURA, O EN PROCESOS ASTROFISICOS ADICIONALES. EXPERIMENTOS DE RAYOS COSMICOS COMO HEAT, AMS, PAMELA ENTRE OTROS, HAN BRINDADO GRAN VOLUMEN DE DATOS DE POSITRONES Y ELECTRONES EN EL RANGO QUE VA DESDE 500 MEV HASTA LOS 100 GEV. ESTO IMPONE GRANDES RESTRICCIONES A LOS LIMITES TEORICOS PARA LA FISICA DE RAYOS COSMICOS. LA CONTRIBUCION DE LA MATERIAñoSCURA A ESTA SEÑAL, QUE APARECERIA COMO DESVIACIONES RESPECTO A LA PREDICCION ESTANDAR, Y A ALGUNAS PROPIEDADES DE LA MATERIAñoSCURA SERIAN TAMBIEN RESTRINGIDAS. UN ESTUDIO DETALLADO DEL FONDO DE POSITRONES RESULTA IMPORTANTE PARA ESTIMAR LAS CAPACIDADES DE DISCRIMINAR UNA POSIBLE NUEVA SEÑAL EXISTENTE EN LOS DATOS EXPERIMENTALES. LA PROPAGACION DE RAYOS COSMICOS EN EL AMBIENTE GALACTICO PUEDE SER TRATADO DE MUCHAS FORMAS. EN EL CASO DE POSITRONES Y ELECTRONES, HEMOS MODELADO LA PROPAGACION DE ACUERDO AL MODELO DE PROPAGACION A DOS ZONAS (TWO-ZONE PROPAGATION MODEL) DENTRO DEL CUAL LAS FUENTES RELACIONADAS A LA ANIQUILACION Y A LA PRODUCCION SECUNDARIA HAN SIDO CONSIDERADAS. LA ECUACION DE TRANSPORTE DE POSITRONES Y ELECTRONES HA SIDO RESUELTA POR METODOS ANALITICOS TOMANDO EN CUENTA LAS INCERTEZAS RELACIONADAS A LA PROPAGACION. EN AÑADIDURA, LOS ESPECTROS DE ENERGIA DE POSITRONES Y ELECTRONES HAN SIDO DESCRITOS POR FISICA NUCLEAR Y DE PARTICULAS, DONDE HAN SIDO ESTUDIADOS DISTINTOS MODELOS DE PRODUCCION Y LAS INCERTEZAS DE ESTOS. LA PECULIARIDAD EN LA FRACCION DE POSITRONES, ORIGINALMENTE OBSERVADOS EN EL EXPERIMENTO HEAT, PUEDE SER REPRODUCIDA EN EL ESCENARIO DE LA ANIQUILACION DE MATERIAñoSCURA. ADEMAS, HEMOS MOSTRADO LOS EFECTOS DE LAS INCERTEZAS EN LA PROPAGACION DE LA SEÑAL DEBIDA A MATERIAñoSCURA Y HEMOS ESTUDIADO LA POTENCIALIDAD DE DESCUBRIR UNA NUEVA SEÑAL EN LOS EXPERIMENTOS AMS02 Y PAMELA. LA PRODUCCION SECUNDARIA DE POSITRONES TAMBIEN HA SIDO ESTUDIADA, CONSIDERANDO LAS INCERTEZAS TEORICAS RELACIONADAS A LAS SECCIONES EFICACES Y A LA PROPAGACION. LAS ESTIMACIONES PARA EL FLUJO DE POSITRONES REPRODUCEN LOS DATOS EXPERIMENTALES DISPONIBLES. LA FRACION DE POSITRONES ES CALCULADA EN BASE A NUESTROS RESULTADOS EN EL CALCULO DE LOS FLUJOS DE ESTOS Y DE AJUSTES HECHOS SOBRE DATOS DE FLUJOS DE ELECTRONES. OBTUVIMOS QUE, DEPENDIENDO DEL FLUJO DE ELECTRONES USADO, LA FRACCION PUEDE CAMBIAR CONSIDERABLEMENTE EN EL RANGO DE ALTAS ENERGIAS ACENTUANDO EN MAYOR O MENOR MEDIDA LA PECULIARIDAD DE UN "EXCESO DE POSITRONES". FINALMENTE, DAMOS PROMETEDORES RESULTADOS PARA DESENTRAÑAR UNA COMPONENTE EN LA SEÑAL DEBIDA A MATERIAñoSCURA DEL FONDO, ESTUDIANDO LAS INCERTEZAS EN LA PROPAGACION. A SU VEZ, DEL ESTUDIO DE POSITRONES SECUNDARIOS, HEMOS REPRODUCIDO LAS OBSERVACIONES Y HECHO HINCAPIE EN LA IMPORTANCIA DE LA SEÑAL DE ELECTRONES. ADEMAS, LAS OBSERVACIONES DE PAMELA Y DE LA FUTURA MISION AMS02 PERMITIRAN MEJORES RESTRICIONES A LOS PARAMETROS DE TRANSPORTE DE RAYOS COSMICOS, Y SERAN PROMETEDORAS PARA REDUCIR LAS INCERTEZAS TEORICAS.