Ensanchamiento doppler de resonancias neutrónicas en sólidos y líquidos moleculares : un enfoque sintético

摘要

El problema del Ensanchamiento Doppler de Resonancias de Absorción Neutrónica (EDRAN) esudencarado nuevamente desde un punto de vista sintético. En la primera parte de esta tesis se estudia eludproblema del EDRAN en sólidos, mientras que en la segunda parte nos ocupamos del EDRAN enudlíquidos moleculares. Tanto para sólidos como para líquidos moleculares, el objetivo de esta tesis ha sidoudproducir un modelo simplificado que supere al tradicionalmente empleado Modelo de Gas a TemperaturaudEfectiva (MGTE), capaz de sustentar algoritmos para reemplazar a este último en códigos neutrónicosudpara generación de secciones eficaces. Por esta razón cada uno de los modelos desarrollados está basadouden una cantidad mínima de información necesaria para describir la dinámica del sistema en cada caso.udEn lo que respecta sistemas sólidos, el modelo desarrollado está basado en un espectro de Debye parauddescribir la dinámica de los mismos. Dos regímenes dinámicos surgen naturalmente, las regiones de alta yudbaja energía-temperatura. En la región de alta energía-temperatura, donde la validez del MGTE está fueraudde toda duda, nuestro modelo incluye a este último; en la región de baja energía-temperatura, donde eludmismo produce errores no despreciables, se ha logrado una descripción adecuada de la dinámica deludsólido a través de una expansión en fonones. El núcleo de esta primera parte de la tesis consiste en unaudserie de aproximaciones que permiten, por un lado una descripción confiable del problema en la región deudtransición entre estos dos regímenes, y por otro simplificar la complejidad de las expresiones que surgenudde la expansión en fonones correspondiente al régimen de baja energía-temperatura.udEn el estudio del problema de los líquidos moleculares, los grados de libertad rotacionales y vibracionalesudde la molécula han sido tratados como un conjunto discreto de osciladores armónicos simples, mientrasudque el centro de masa molecular, como una partícula libre. Bajo estas hipótesis, presentamos unaudformulación matemática del EDRAN que no hemos encontrada publicada hasta la fecha. Se realizó unaudsegunda serie de aproximaciones con el fin de producir un segundo modelo simplificado, apto paraudcódigos neutrónicos. Este segundo modelo está basado en el espíritu del modelo sintético para dispersiónudde neutrones en líquidos moleculares. Dependiendo de la temperatura del sistema y de la energía deludneutrón, los grados de libertad internos de la molécula son considerados como completa o pobrementeudexcitados. La dinámica de la molécula es luego representada por estas dos contribuciones. Dentro deludmarco de las simplificaciones mencionadas previamente, este segundo modelo reproduce exactamente eludcálculo basado en el anterior modelo más completo, tanto en el régimen de alta como de baja energía-temperatura.udAquí nuevamente, una cantidad considerable de esfuerzo ha sido dedicada a la descripciónuddel problema en la zona de transición entre ambos regímenes.udPara ambos modelos se discute su potencial aplicación, reemplazando al MGTE, al problema de lasudpredicciones termométricas basadas en el EDRAN.udLos modelos desarrollados en este trabajo para tratar el EDRAN en fluidos moleculares necesitan aún unaudverificación experimental, sin embargo, la formulación física subyacente que sienta las bases para losudmismos, es la misma que se utiliza para describir el problema de la dispersión de neutrones en líquidosudmoleculares, que sí ha sido probada experimentalmente con éxito, en la producción de núcleos deuddispersión y secciones eficaces totales.udEn cuanto al modelo para el EDRAN en sólidos, presentamos una validación experimental robusta queuddemuestra su superioridad en comparación con el MGTE.