تشکیل اتم های میونی یکی از مهمترین واکنش ها در فرآیند همجوشی هسته ای از طریق کاتالیزور میونی می باشد، از اینرو هدف این پایان نامه بررسی و محاسبه ی سطح مقطع تشکیل اتم های میونی می باشد. با عنوان کردن نظریه ی پراکندگی و برخورد، ما بر اساس تقریب بورن در محدوده ی انرژی میانی و بالا، فرآیند پراکندگی را همانند گذار فرض کرده ایم و با بررسی واکنش انتقال (تعویض ) بار سه جسمی، با فرض اینکه گذار تنها به یکی از حالت های نهایی صورت می گیرد، بر مبنای تقریب دو حالته، که در واقع تصحیحی از تقریب بورن می باشد و سهم نا متعامد بودن توابع موج اولیه و نهایی را به حساب آورده است، ابتدا به محاسبه ی سطح مقطع تشکیل اتم میونیوم پرداخته و سپس بر مبنای همین روش به بررسی سطح مقطع تشکیل اتم های p?? ، d?? و t?? پرداخته ایم. نتایج بدست آمده برای سطح مقطع پراکندگی رو به جلوی میونیوم بر حسب انرژی میون مثبت، نشان می دهد که در بازه ی انرژی kev(10-1) با افزایش انرژی، سطح مقطع کاهش می یابد و همچنین نتایج سطح مقطع دیفرانسیلی میونیوم بر حسب زاویه ی پراکندگی نشان می دهد که در زاویه صفر، سطح مقطع دارای پیک است و با افزایش زاویه این مقدار روبه کاهش می گذارد. در ناحیه ی متوسط انرژی، نتایج تقریب دو حالته با تقریب بورن مقایسه شده است و تفاوت حاصل در مقادیر بدست آمده به علت منظور نکردن سهم نا متعامد بودن توابع موج اولیه و نهایی می باشد. نتایج بدست آمده برای سطح مقطع تشکیل اتم های میونی نشان می دهد که با افزایش زاویه ی پراکندگی، سطح مقطع کاهش می یابد و همچنین سطح مقطع پراکندگی رو به جلوی این اتم ها در انرژی 13? 6 ev دارای پیک است که نشان از یک حالت رزونانس گونه می باشد.

در این پایان نامه هدف محاسبه کسر چسبندگی برای مولکولهای میونی می باشد. برای این منظور با انتخاب تابع موج آزمونی مناسب که تابعی هیدروژنگونه می باشد سعی شده که ابتدا انرژی بستگی را برای مولکولهای میونی با روش وردشی محاسبه نماییم با مشخص شدن متغیرهای وردشی علاوه بر انرژی بستگی می توان فواصل بین اتمی را نیز برای این مولکولها بدست آورد، که در این پایان نامه این کار انجام شده است. در ادامه با تابع موج بدست آمده توسط متغیرهای وردشی به محاسبه کسر چسبندگی می پردازیم. با مقایسه مقادیر کسر چسبندگی با روشهای دقیق پی می بریم که این تابع موج دقت لازم را برای تعیین کسر چسبندگی ندارد.با توجه به این که این تابع موج شرایط مرزی را بخوبی برآورده نمی کند انتظار می رفت که نتواند مقدار کسر چسبندگی را بخوبی بدست دهد. در این پایان نامه هدف محاسب? کسر چسبندگی برای مولکول های میونی می باشد. برای این منظور با انتخاب تابع موج آزمونی مناسب که تابعی هیدروژنگونه می باشد، سعی شده که ابتدا انرژی بستگی را برای مولکول های میونی شامل dt? ، tt? ، pd? ، pt? و pp? ، dd? ، با روش وردشی محاسبه نماییم . با مشخص شدن متغیرهای وردشی علاوه بر انرژی بستگی می توان فواصل بین اتمی را برای این مولکولها بدست آورد، که در این پایان نامه این کار انجام شده و فواصل بین اتمی نیز محاسبه شده است. مقایس? این روش با روش های دقیق نـشان مـی دهد که انرژی بستگی و فواصل بین اتمی برای مولکول dt? از توافق بهتری نسبت به بقی? مولکول ها برخوردار می باشد. در ادامه با تابع موج بدست آمده توسط متغیرهای وردشی به محاسب? کسر چسبندگی و آهنگ همجوشی برای این مولکول می پردازیم. با مقایس? مقادیر کسر چسبندگی و آهنگ همجوشی با روش های دقیق پی می بریم که این تابع موج دقت لازم را برای تعیین این مقادیر ندارد. با توجه به این که این تابع موج شرایط مرزی را به خوبی برآورده نمی کند انتظار می رفت که نتواند مقادیر کسر چسبندگی و آهنگ همجوشی را بدرستی پیش بینی کند.

با توجه به اینکه ساختار هسته ای نسبت به ساختار اتمی از پیچیدگی بر خوردار است شناخت نوع برهمکنش ذرات به سادگی ساختار اتمی نمی باشد یکی از راههای که می توانیم در مورد نیروهای هسته ای و نوع برهمکنش نوکلئونها اطلاعات بدست بیاوریم از طریق پراکندگی می باشد که هم از طریق تجربی و هم از طریق تئوری قابل بررسی می باشد . در این پایان نامه هدف ما بررسی یکی از خواص نیروهای هسته ای یعنی استقلال از بار نیروی هسته ای می باشد و سعی خواهیم نمود این بررسی را با محاسبه ی کمیتی به نام جابه جایی فاز انجام می دهیم .همچنین با استفاده از تغییرات فاز می توان مقادیر سطح مقطع، دامنه ی پراکندگی و پتانسیل هسته ای را نیز بدست آورد سپس نتایج را بانتایج تجربی مقایسه خواهیم نمود .با توجه به تغییرات ایجادشده در پتانسیل هسته ای و انرژ ی کل هسته ، شکسته شدن استقلال از بار در برهمکنش (np)برای محدوده ی خاصی از انرزی mev) 200تا120 ) در حالتs را بررسی می کنیم . در واقع در این محدوده انرژی تبادل تک پایونی مهم خواهد بود و با توجه به اختلاف جرم بین پایونها نفض استقلال از بار اتفاق خواهد افتاد .

بشر از دیرباز به فکر تأمین انرژی برای رفع نیازهای زندگی روزمره ی خود، بوده است و همواره در طی دوران های مختلف، دسترسی به منابع انرژی جدید و تجدیدپذیر از دغدغه های مهم زندگی او به شمار می آمده است. در قرون أخیر، بحرانِ اتمام سوختهای فسیلی و به صدا درآمدن زنگ خطر تأمین انرژی از این منابع، حرکت جامعه ی انسانی به سوی بهره برداری از سوختهای هسته ای و پایان ناپذیر را سرعت بخشیده است. در ادامه ی این روند رو به رشد، فرآیند همجوشی هسته ای توانسته است بخش اعظمی از نگاه ها را به خود معطوف کند، از این جهت که این نوع از واکنش های هسته ای، مزیت های فراوانی در تولید انرژی نسبت به سایر انواع واکنش ها(شکافت) دارد. از طرفی در میان فرآیندهای ممکنِ همجوشی، نحوه ی انجام واکنش های همجوشی از طریق کاتالیزور میونی، از این نظر که شرایط انجام آن نسبت به سایر روشها( گداخت و...)، هم از لحاظ بازده و هم از لحاظ شرایط محیطی لازم، بسیار مناسب تر است، مورد توجه و چالش قرار گرفته است. لذا در این پایان نامه سعی کردیم که دو فصل ابتدایی را به طور کامل به معرفی و مطالعه ی همجوشی هسته ای و به تبعیت از آن، همجوشی از طریق کاتالیزور میونی پرداخته و اطلاعات جامعی در این باب ارائه کنیم. در مطالعه ی این نوعِ همجوشی، توجه مان به بازده حاصل از همجوشی جلب شد که طی آن پارامتری تحت عنوان "ضریب چسبندگی میون" ، اهمیت بسیاری در دسترسی به یک بازده ی مناسب از فرآیند همجوشی، را به خود اختصاص داده است. در تعیین این ضریب، دسترسی به تابع موج سیستم میونی و ترازهای انرژی سیستم، ضروری می باشد. لذا مطالعه ی دینامیکی و سینماتیکی سیستم میونی که یک سیستم سه جسمی است، از اهمیت فراوانی برخوردار است. در ادامه به دلیل اهمیت تشکیل مولکول های درگیر در فرآیند کاتالیزوری و نقش مولکول های سه جسمی میونی مِن جمله : dt? ، tt? ، pd? ، pt? و pp? ، dd? به عنوان نقطه ی شروعی برای همجوشی، سعی بر این داشته ایم که بیشتر به بحثِ سیستم های سه جسمی بپردازیم. از این رو در فصل سوم به روشهای تقریبی در مطالعه ی سیستم های سه جسمی پرداخته و با انتخاب روش ((مختصات ابرکروی)) و معرفی کامل این نوعِ مختصات در فصل چهارم، سعی کردیم که روشی قدرتمند برای مطالعه ی سیستم های سه جسمی ارائه کنیم. لذا به تفکیک تمامی خواص زاویه ای و شعاعیِ توابع موج این نوع از سیستم ها پرداخته و پتانسیل های موثر در شکل گیریِ یک سیستم سه جسمی را در ناحیه های مختلف از حضور پتانسیل های برهم کنشیِ دو جسمی واقع در سیستم ِ سه جسمی، بررسی کرده ایم. در نهایت توانسته ایم برای یک سیستم سه جسمی با فرض حضور سه ذره که دارای خواص مشابهی هستند ، در فصل پنجم نمودارهایی برای ویژه مقادیر زاویه ای و پتانسیل موثر، که دارای رفتار مناسبی با شرایط ارائه شده در بررسیِ سیستم هستند، ارائه کنیم.

دراین تحقیق در واقع به توصیف پراکندگی نوکلئون-نوکلئون با استفاده از مدل میدان متوسط نسبیتی می پردازیم.در این مدل فرض بر این است که نوکلئون ها به جای برهم کنش مستقیم با یکدیگر از طریق مبادله مزون های مختلف و فوتون برهم کنش می کنند . ما این مزون ها و فوتون را به صورت میدان در نظر می گیریم و از طریق بر هم کنش میدان ها به بررسی مسئله می پردازیم. با استفاده از این روش شعاع باری هسته ، انرژی بستگی و منحنی چگالی بار را برای ایزوتوپ های اکسیژن و کلسیم و همچنین سرب به دست می آوریم ونتایج را با داده های تجربی حاصل از پراکندگی الکترون مقایسه می کنیم ، خواهیم دید که درمورد شعاع باری هسته و انرژی بستگی توافق بسیار خوبی بین تئوری و تجربه وجود دارد ، همچنین منحنی چگالی بار نیز روند تجربی را به خوبی نشان می دهد و ثابت می کنیم که تئوری میدان متوسط نسبیتی ابزار دقیقی برای توصیف خواص و ساختار هسته است .

در این پایان نامه عامل های شکل تک قطبی الکتریکی، دو قطبی مغناطیسی، چهار قطبی الکتریکی و همچنین ویژگی های استاتیکی دوترون برای پتانسیل های هسته ایwood-saxon، محاسبه شده است. برای این منظور با ارائه یک روش اختیاری معروف به روشnikiforov-uvarov معادله دیفرانسیلی شرودینگر را با استفاده از شکل های مختلف پتانسیل هسته ای wood-saxon حل کرده ایم و توابع موج مربوطه را محاسبه نموده ایم و با داشتن این توابع موج در حالت های اندازه حرکت و به محاسبه کمیت های ذکر شده پرداخته ایم و با داده های بدست آمده از طریق تجربی مقایسه کرده ایم. همچنین محاسبات را برای توابع موج حاصل از پراکندگی نیز تکرار نموده ایم. از آن جا که عامل های شکل الکتریکی و مغناطیسی کمیت های مهمی در فیزیک هسته ای و ذرات بنیادی هستند که با استفاده از آن ها اطلاعات مهمی در مورد ساختار داخلی هسته ها ، نحوه ی توزیع بار الکتریکی و مغناطیسی و همچنین سطح مقطع پراکندگی می توان کسب کرد. با توجه به عامل های شکل محاسبه شده و ویژگی های استاتیکی دوترون بر اساس پتانسیل های هسته ای مشاهده شد که برای پتانسیل های استاندارد و تعمیم یافته هسته ای اختلاف کمی بین داده های محاسبه شده و تجربی وجود دارد این در حالی است که برای شکل اصلاح شده پتانسیل هسته ای توافق خوبی بین داده ها وجود دارد. به عبارت دیگر هر چقدر شکل پتانسیل کامل تر شده است مقادیر محاسبه شده به داده های تجربی نزدیکتر است.

چکیده اشعه ایکس شکلی از تابش است که به دلیل نفوذپذیری کاربرد فراوانی در صنعت و پزشکی دارد. در رادیولوژی تشخیصی اشعه ایکس توسط لامپ اشعه ایکس تولید می شود، که به صورت یک طیف پیوسته است. این طیف پیوسته شامل فوتون های کم انرژی و پرانرژی می باشد. در پزشکی اشعه ایکس با انرژی کم ناخواسته است زیرا فوتون های کم انرژی توسط بیمار جذب می شوند، و دوز جذبی بیمار افزایش می یابد. نفوذپذیری اشعه ایکس که با اصطلاح کلی کیفیت بیان می شود، با نفوذ یک پرتو تک انرژی بین کمترین و بیشترین انرژی های یک طیف متوسط متناظر است. این پرتو تک انرژی، انرژی موثر اشعه ایکس می باشد، که(hvl)، توانایی نفوذی برابر با طیف متوسط اشعه ایکس دارد. در این پایان نامه انرژی موثر اشعه ایکس ، با استفاده از برنامه شبیه سازی مونت کارلو، کد mcnp-4c محاسبه می نمائیم. بدین منظور ابتدا یک چشمه اشعه ایکس با توزیع گاووسی و kvpهای مورد نظر شبیه سازی نموده و hvl مربوط به هر kvp را محاسبه می نمائیم. در مرحله بعد چشمه های تک انرژی که hvl برابر با hvlهای محاسبه شده داشته باشد شبیه سازی نموده و در پایان یک رابطه تحلیلی_ریاضی برای انرژی موثر اشعه ایکس بر اساس hvl (که بیانگر ضخامت بیمار می باشد) و kvp ارائه می دهیم.

از آن جا که برای شناخت هسته باید خواص و ویژگی های آن را بشناسیم همواره پیدا کردن روش های تحقیق برای شناخت این ویژگی ها اهمیت ویژه ای در فیزیک هسته ای دارد. از جمله این ویژگی ها می توان به شعاع باری هسته، انرژی بستگی، عامل شکل و ... اشاره کرد. روش های مختلفی برای اندازه گیری خواص هسته وجود دارد یکی از این روش ها پراکندگی می باشد که از طریق تجربی و تئوری قابل محاسبه است. در این پایان نامه هدف ما بررسی خواص هسته با استفاده از پراکندگی نوکلئون - نوکلئون است. در این تحقیق، از مدل میدان متوسط نسبیتی استفاده می کنیم. فرض بر این است که در این مدل، نوکلئون ها به جای برهم کنش مستقیم با یکدیگر از طریق مبادله مزون های مختلف و فوتون برهم کنش می کنند. مزون ها و فوتون ها را بصورت میدان در نظر می گیریم و از طریق برهم کنش میدان ها به بررسی مسئله می پردازیم. در میدان متوسط نسبیتی معادله دیراک را برای اسپینورهای دیراک و معادله کلین- گردن را برای میدان های مزون های اسکالر و شبه اسکالر با استفاده از روش بسط در یک پایه مناسب حل می کنیم. با استفاده از این ابزار، شعاع باری، انرژی بستگی، عامل شکل و ... را برای هسته سرب و ایزوتوپ های اکسیژن و کلسیم به دست می آوریم و از مقایسه با داده های تجربی خواهیم دید که در شعاع باری شباهت خوبی بین تئوری و تجربی وجود دارد. هم چنین منحنی چگالی بار با منحنی تجربی توافق خوبی دارد. هم چنین برای محاسبه عامل شکل، از دو روش 2pf و helm استفاده می کنیم و از مقایسه با نتایج حاصل از تئوری میدان به توافق خوبی بین داده ها دست می بابیم. در واقع ثابت می کنیم که تئوری میدان متوسط نسبیتی ابزاری دقیق برای توصیف خواص و ساختار هسته است.

آهنگ همجوشی هسته ای یکی از مهمترین فاکتورهای مورد مطالعه در فرایند همجوشی هسته ای از طریق کاتالیزور میونی است. از اینرو هدف از نگارش این پایان نامه، شبیه سازی کامپیوتری این فرآیند همجوشی با یکی از قابل اعتمادترین روشهای مختلف شبیه سازیهای فیزیکی، یعنی روش مونت کارلو متروپلیس، می باشد. تا بتوان توصیف صحیحی از این فرایند، از نظر عددی بدست آورد. بعد از بدست آوردن یک چنین اندوخته ای از اعداد می توان رفتار آهنگ چرخه ی همجوشی را در ازای تغییرات المان های درگیر در این فرایند را مشاهده کرد. که در این پایان نامه المان کسر غلظت مواد تشکیل دهنده ی محیط همجوشی که ترکیبی از دوتریم و تریتیوم است به عنوان متغییر مساله در نظر گرفته شد. سپس کسر غلظتی را که در ازای آن بالاترین نرخ همجوشی را داشتیم انتخاب شد و کد شبیه ساز به ازای این مقدار کسر غلظت اجرا شد و آهنگ چرخه ی همجوشی گزارش شد. طبق گفته های فوق مقدار بهینه برای کسر غلظت تریتیوم %40 = ct بدست آمد که به ازای این مقدار، بازده کاتالیزور میونی عدد 138 بدست آمد. در موازات این محاسبات ضریب چسبندگی کل و طیف انرژی حاصل از همجوشی گزارش شده است. لازم به ذکر است که میزان خطای نسبی در هر گام محاسبه و نهایتاً در یک نمودار گزارش شد. در هر یک از مراحل مختلف نحوه ی رفتار مجهولات مساله در شکل های مجزا به همراه خطای نسبی آنها گزارش شده است. در ادامه این روش می توان بصورت دقیق طیف محصولات حاصل از همجوشی را بدست آورد.

برای اولین بار درسال 1983 ( ) اندازه گیری شد. از انجا که تفاوتی میان نوکلئون آزاد ومقیدانگاشته نمی شد انتظار می رفت این نسبت برابربانسبت ( ) باشه اما نتیجه آزمایش خلاف جهت این رادربازه معینی ازx; نشان می داد. نخستین وشاید ساده ترین رهیافت برای این ناسازگاری پیشنهادشد که تابع ساختار هسته های سنگین به صورت پارامتری شوند وامید بر آن بود که نسبت تابع ساختار به تابع ساختارهسته سبک تر برابر واحدباشد درعمل این نسبت برای بازه های گوناگون xیاازواحدکوچکترویاازواحدبزرگتراست این اثررا emcنامیدند.پیشنهادهایی برای توجیه پدیده ی emcموردبحث قرارگرفته که عبارت است ازتاثیرعوامل گوناگونی ازجمله تغییرجرم وشعاع نوکلئون درهسته وجودترازهای برانگیخته باریونی نظیر?[2]وجودخوشه های 6تایی یا9تایی درداخل نوکلئون] [3ویاوجود برهمکنشهای دوطرفه بین نوکلئونها درهست]4].