Μελέτη και ανίχνευση των Ηλιακών Νετρονίων στην επιφάνεια της Γης με Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή

 
δείτε την πρωτότυπη σελίδα τεκμηρίου
στον ιστότοπο του αποθετηρίου του φορέα για περισσότερες πληροφορίες και για να δείτε όλα τα ψηφιακά αρχεία του τεκμηρίου*
κοινοποιήστε το τεκμήριο




2016 (EL)
Μελέτη και ανίχνευση των Ηλιακών Νετρονίων στην επιφάνεια της Γης με Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή

Κυρατζής, Δημήτριος

Η μελέτη των μηχανισμών επιτάχυνσης και οι αλληλεπιδράσεις των φορτισμένων ενεργειακών σωματιδίων σε αστρικά περιβάλλοντα κατέχουν κυρίαρχη θέση στην ερευνητική δραστηριότητα της Αστροσωματιδιακής Φυσικής. Ιδιαίτερη σημασία δίνεται στην μελέτη του Ηλίου και την κατανόηση των μηχανισμών λειτουργίας του, καθώς οι συνέπειες της δραστηριότητάς του στην ανθρώπινη καθημερινότητα είναι άμεσες. Για τη μελέτη των μηχανισμού επιτάχυνσης των σωματιδίων σε φαινόμενα ηλιακής δραστηριότητας, όπως οι εκλάμψεις, επιλέγονται τα ηλιακά νετρόνια καθώς είναι αφόρτιστα σωματίδια και κινούνται ισότροπα διότι δεν επηρεάζονται από τα διαπλανητικά μαγνητικά πεδία. Με αυτό τον τρόπο δίνουν άμεση πληροφορία για τον τόπο παραγωγής τους και για την ενέργειά τους, όπως και για τις συνθήκες που επικρατούν στην εν λόγω περιοχή. Στην προκείμενη εργασία, μελετάται η παραγωγή των ηλιακών νετρονίων στις εκλάμψεις και η ανίχνευσή τους από τον Σφαιρικό Αναλογικό Απαριθμητή. Στην αρχή της εργασίας μελετώνται τα κύρια χαρακτηριστικά και η δομή του Ηλίου, όπως και φαινόμενα ηλιακής δραστηριότητας. Στη συνέχεια αναλύεται η παραγωγή των ηλιακών νετρονίων στις εκλάμψεις και η ανίχνευσή τους από επίγειους ανιχνευτές. Ακολουθεί η παρουσίαση του Σφαιρικού Αναλογικού Απαριθμητή με ανάδειξη των κύριων χαρακτηριστικών και εφαρμογών του, με επακόλουθη μελέτη της απόδοσης του μετρητή στην ανίχνευση θερμικών και ταχέων νετρονίων με χρήση αερίων 3He(για θερμικά νετρόνια) και 14Ν(για θερμικά και ταχέα νετρόνια). Τέλος μελετάται η πιθανότητα ανίχνευσης των υπερταχέων ηλιακών νετρονίων με τη χρήση λεπτού στρώματος Βισμουθίου (209Bi) εσωτερικά ενός Σφαιρικού Αναλογικού Απαριθμητή σε δύο διαφορετικά ατμοσφαιρικά βάθη, δηλαδή για ~700 g/cm2 και 1000 g/cm2, με τρείς διαφορετικές ακτίνες σφαιρικού απαριθμητή (r = 0.65m, 2.5m, 5m). Η τελική πρόταση για την ανίχνευση των Ηλιακών Νετρονίων με τη βοήθεια του προτεινόμενου απαριθμητή παρουσιάζεται στα τελικά συμπεράσματα.
The study of the acceleration mechanisms and the nuclear reactions of energetic particles that take place in a stellar environment, are of tremendous importance to the field of Astroparticle Physics. A comprehensive examination of the aforementioned issues should start with the Sun. The understanding of the explosive phenomena that take place in the solar atmosphere is one of the most controversial and intriguing matters that trouble the scientific community. This study aims to approach those issues by detecting specific particles emitted from eruptive solar events, such as flares. The particles of interest in that case, are the neutrons emitted from the reactions of energetic particles (proton or alpha particles) with the photosphere of the Sun. The produced solar neutron flux travels the interplanetary space unaffected by magnetic fields, thus conserving crucial information about the energy and the origin of the precedent flux. The purpose of this study is to investigate the plausibility of detecting Solar Neutrons at ground level, with the Spherical Proportional Counter (SPC). The current investigation begins with the basic structure and characteristics of the Sun. Afterwards, a number of eruptive solar phenomena are presented, in order to comprehend the basic principles of particle acceleration in solar flares. The next chapter focuses on the solar neutron production and their transit from the interplanetary space to the top of the Earth's atmosphere. Following the arrival of the neutrons, is their propagation through the Earth's atmosphere and their detection from ground level detectors. In the next chapter, a brief study of the basic characteristics and various applications of the Spherical Proportional Counter are presented. Furthermore, the output of the SPC is considered, through the detection of thermal and fast neutrons with 3He (for thermal neutron detection) and 14N (for thermal and fast neutron detection) gases in the large volume of the detector. The last chapter of the present work explores the possibility of detecting Solar Neutrons with an enhanced Spherical Proportional Counter. A thin, spherical layer of Bismuth (209Bi), that serves as a target, is situated inside the SPC in order to absorb the relativistic solar neutron flux which bombards the detector. The fission fragments produced from the 209Bi(n,γ) reaction are distinguished in the large volume of the detector. Calculations are made for atmospheric depths of ~700 g/cm2 and 1000 g/cm2 with various detector dimensions (r = 0.65m, 2.5m, 5m). A proposed method of the Solar Neutron detection via the SPC is presented in the conclusion of the study.

info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
Graduate Thesis / Πτυχιακή Εργασία

Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (EL)
Aristotle University of Thessaloniki (EN)

Ελληνική γλώσσα

2016
2016-10-10T11:25:37Z


Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, Σχολή Θετικών Επιστημών, Τμήμα Φυσικής

This record is part of 'IKEE', the Institutional Repository of Aristotle University of Thessaloniki's Library and Information Centre found at http://ikee.lib.auth.gr. Unless otherwise stated above, the record metadata were created by and belong to Aristotle University of Thessaloniki Library, Greece and are made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). Unless otherwise stated in the record, the content and copyright of files and fulltext documents belong to their respective authors. Out-of-copyright content that was digitized, converted, processed, modified, etc by AUTh Library, is made available to the public under Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International license (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0). You are kindly requested to make a reference to AUTh Library and the URL of the record containing the resource whenever you make use of this material.
info:eu-repo/semantics/openAccess



*Η εύρυθμη και αδιάλειπτη λειτουργία των διαδικτυακών διευθύνσεων των συλλογών (ψηφιακό αρχείο, καρτέλα τεκμηρίου στο αποθετήριο) είναι αποκλειστική ευθύνη των αντίστοιχων Φορέων περιεχομένου.