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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Luminosity of neutrino emission due to hadron-quark phase transition within a neutron star : Luminosidade da emissão de neutrinos devido à transição de fase hádron-quark no interior de uma estrela de nêutrons
Title Alternative: Luminosidade da emissão de neutrinos devido à transição de fase hádron-quark no interior de uma estrela de nêutrons
Author: Rosero Gil, Jhon Andersson, 1987-
Advisor: Kemp, Ernesto, 1965-
Abstract: Resumo: Neste trabalho, estudamos a transição de fase de matéria hadrônica para matériaquarks em estrelas de nêutrons e a posterior difusão de neutrinos. A transição começacom o desconfinamento dos quarks, governado pelas interações fortes no meio extrema-mente denso da estrela de nêutrons, que posteriormente é seguido de decaimentos beta atéque a matéria de quarks atinja o equilíbrio químico. Após o equilíbrio a estrela resfria comuma grande emissão de neutrinos. Calculamos as taxas de processos fracos relevantes namatéria de quarks, que foram usadas na equação de Boltzmann para obtermos a dinâmicado transporte de partículas e as escalas de tempo envolvidas. Para descrever a matériade quarks, utilizamos a Equação de Estado (EoS) segundo o modelo MIT parametrizadopela chamada "constante de sacola", que rege a densidade de energia necessária para odesconfinamento. Obtivemos soluções perturbativas, em primeira ordem para a constantede acoplamento forte e da constante de sacola. Até atingir o equilíbrio, verificamos oreaquecimento da estrela e o aumento na abundância de neutrinos, cujo livre caminhomédio é determinado pela EoS. A solução da equação de Boltzmann, alimentada pelastaxas de decaimentos e pelos parâmetros da propagação de neutrinos, nos forneceu detal-hes da difusão e como se realiza o transporte de energia por estas partículas. Finalmente,pudemos obter a luminosidade de neutrinos gerados na transição de fase hádrons-quarks,que foi usada para calcular o número de eventos esperados em detectores relevantes nocenário atual e futuro, como Borexino, Super-Kamiokande e DUNE. O sinal esperado écomparável ao sinal de neutrinos do colapso gravitacional, responsável pelo surgimento daproto-estrela de nêutrons. Isso permitiria, a princípio, a observação da formação da es-trela de quarks pelos detectores. Entretanto, não verificamos peculiaridades na estruturatemporal do sinal esperado que pudessem fornecer informações sobre parâmetros da EoS da estrela progenitora. Porém, temos a perspectiva de combinar sinais de diferentes de-tectores, e possivelmente caracterizar a matéria interna no estágio de formação da estrelade quarks

Abstract: In this work, we study the phase transition from hadronic matter to quarks matter in neutron stars and the subsequent diffusion of neutrinos. The transition begins with the deconfinement of quarks, governed by strong interactions in the extremely dense environment of the neutron star, which is then followed by beta decays until the quarks matter reaches chemical equilibrium. After equilibrium, the star cools with a large neutrino emission. We calculated the relevant weak process rates in the quark matter, which were used in the Boltzmann equation to obtain the particle transport dynamics and the time scales involved. To describe the quark matter, we used the Equation of State (EoS) according to the MIT model parameterized by the so-called "bag constant", which governs the energy density required for deconfinement. We obtained perturbative solutions in the first order for the strong coupling constant and the bag constant. Until it reaches equilibrium, we verify the reheating of the star and the increase in the abundance of neutrinos, whose mean free path is determined by EoS. The Boltzmann equation solution was fed by decay rates and neutrino propagation parameters, provided us with details of the diffusion and how these particles transport energy. Finally, we were able to obtain the luminosity of neutrinos generated in the hadron-quarks phase transition, which was used to calculate the number of expected events in relevant detectors in the current and future scenarios, such as Borexino, Super-Kamiokande, and DUNE. The expected signal is comparable to the neutrino signal of the gravitational collapse, responsible for the creation of the proto-neutron star. This would allow, in principle, the observation of quark star formation by the detectors. However, we did not verify any peculiarities in the temporal structure of the expected signal that could provide information on EoS parameters of the parent star. Nonetheless, we have the perspective of combining signals from different detectors, and possibly characterizing the internal matter at the stage of formation of the quarks star
Subject: Estrelas de nêutrons
Plasma de quarks e glúons
Difusão
Neutrinos
Language: Inglês
Editor: [s.n.]
Citation: ROSERO GIL, Jhon Andersson. Luminosity of neutrino emission due to hadron-quark phase transition within a neutron star: Luminosidade da emissão de neutrinos devido à transição de fase hádron-quark no interior de uma estrela de nêutrons. 2020. 1 recurso online (133 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP.
Date Issue: 2020
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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