جرم هسته و انرژی بستگی آن بدلیل در بر داشتن برآیند خالص تمام برهمکنش ها در هسته کمیت اساسی در فیزیک هسته ای به شمار می رود. اگر چه قابلیت های تجربی جدید در فیزیک هسته ای امکان اندازه گیری ویژگی های هسته را بسیار دورتر از دره پایداری فراهم می کند اما در موارد بسیاری برای هسته های مورد نظر در اختر فیزیک چنین امکانی وجود ندارد. بنابراین گسترش استنتاج های منطقی بر پایه جرم های محاسبه شده در بسیاری از جنبه های ساختار هسته و فرایند های اختر فیزیکی از موضوعات مورد علاقه در فیزیک هسته ای است . با بکارگیری جامع ترین پایگاه اطلاعاتی اخیر که به آن ame2003 اطلاق می شود ، ضرایب جملات در فرمول جرم با استفاده از 2225 جرم اتمی تجربی با برازش کمترین مربعات تعیین می شوند. با بهبود یافتن سازگاری بین جرمهای تجربی و محاسبه شده امکان پیش بینی دقیق تر جرم های ناشناخته فراهم می گردد.

عناصر پایدار و فراوانی در طبیعت وجود دارند که عدد پروتونی و نوترونی آنها شامل یک سری معین، که اعداد جادویی خوانده می شوند، می باشد ولی علت اینکه چرا عناصر در این اعداد پایدارند بعنوان یک معما باقی مانده است. هرچند روابط گوناگونی برای این اعداد کشف شده، اما وجود این اعداد همچنان قابل بحث می باشد و ممکن است این اعداد سرچشمه ای به غیر از آنچه توضیح معمول آن است داشته باشد. در این پایان نامه مدلی را ارائه می دهیم که با استفاده از آمار بولتزمن و شرایط ترمودینامیکی محیط کوارک-گلوئون پلاسما به اعداد جادویی خواهیم رسید. در اصل تنها با تکیه بر اصل بیشینه ی بی نظمی در یک سیستم ترمودینامیکی و بیشینه بودن کمپلکسیونها در آن اعداد جادویی را توجیه می نمائیم. هر چند دید آمار و احتمالاتی ارائه شده و توجیه فراوانی عناصر بدین روش ساده به نظر می رسد ولی هم ارزی آن شگرف بوده و جای تامل بیشتری دارد.

واپاشی گاما مفید بودن مدل های هسته ای را تایید می کند. در این رساله مدل های هسته ای مطرح و نقاط قوت و ضعف این مدل ها در توجیه این خواص مورد توجه و بررسی قرار گرفته است. با استفاده از مدل کوارک – گلوئونی فرمولی برای ثابت واپاشی گاما ارائه شده است. نتایج بدست آمده برای ثابت واپاشی با نتایج برآوردهای وایسکوف مقایسه شده است. لازم به ذکر است که پیش از این بر اساس مدل کوارک – گلوئونی اعداد جادویی بدست آمده و عدد جادویی 184 هم پیش بینی شده است. همچنین فرمولی ساده، متفارن برای انرژی بستگی هسته که فقط تابع ?? و?? هسته می باشد، بدست آمده است. با توجه به نتایج بدست آمده این تحقیق را می توان پژوهشی، در زمینه فیزیک ذرات بنیادی و فیزیک هسته ای توصیف کرد.

مدلهای هسته ای برای توجیه شواهد تجربی بشر نسبت به هسته مطرح شد. در این میان دو مدل قطره ای و پوسته ای توانست با مطابقت های نسبتا بهتری که با تجربه داشت، به عنوان موفق ترین مدلهای هسته ای گسترش یابند. ولی این دو مدل فقط برای جنبه های محدودی از خواص هسته بکار می روند و برای تحت پوشش قرار دادن تمامی خواص هسته، نیاز به یک مدل دیگر احساس می شود؛ از این رو مدل جامع هسته ای بر پایه مدل شبه کوارکی برای تطابق بیشتر با تجربه بیان شد. این مدل تاکنون توانسته، اعداد جادویی را بیان و یک فرمول نیز برای انرژی بستگی ارائه کند. اما مشکل فرمول ارائه شده برای انرژی بستگی علیرغم تطابق خوب با تجربه، ناتوانی آن در بدست آوردن سهمی های جرم و خط پایداری جرم می باشد. در این رساله، با تصحیحی که بر فرمول انرژی بستگی در مدل جامع هسته ای صورت می پذیرد؛ سهمی های جرم و خط پایداری جرم بدست می آید. همچنین این تصحیح، دقت انرژی بستگی حاصل از فرمول را افزایش می دهد.

در این رساله، هدف بررسی سطح مقطع ذرات فرضی تشکیل دهنده ماده تاریک است که در آن ماده تاریک را با یک توزیع یکنواخت در نظر گرفته و معادله فراوانی را برای آن نوشته ایم. با حل معادله فراوانی ماده تاریک قیودی روی جرم و سطح مقطع این ماده قرار دادیم به گونه ای که تعارضی با مشاهدات نداشته باشد. تخمین این مقادیر ما را در آشکارسازی بهتر این ماده یاری می کند. چارچوبی که برای انجام این محاسبات انتخاب کردیم، تولید ذرات ماده تاریک در یک محیط بسیار گرم در جهان اولیه و در تعادل گرمایی است که به محض اینکه جهان سرد می شود، تعداد ذرات ماده تاریک کاهش می یابد تا جایی که دما به جرم آن ها تقلیل پیدا می کند. با کاهش دما سرانجام به دوره ای می رسیم که گاز ماده تاریک آنقدر رقیق می شود که ذرات ماده تاریک یکدیگر را پیدا نمی کنند تا با یکدیگر نابود شوند و واجفتیده می شوند و تعداد آن ها به طور مجانبی به یک عدد ثابت نزدیک می شود.

ماهیت جرم اصلی تشکیل دهنده ی کیهان یکی از مسایل برجسته ی کیهان شناسی، اخترفیزیک و فیزیک ذرات می باشد. مدل های حاضر که تحولات کیهان را توضیح می دهند و اندازه گیری های مولفه های مختلف جرمی آن ها، همه دلالت بر این دارند که سهم قابل ملاحظه ای از این جرم که ماده ی تاریک نامیده می شود باید در شکل ذرات پرجرم غیر درخشنده، غیر باریونی و غیر نسبیتی باشد. در این رساله نگاهی به آخرین کشفیات کیهان شناسی و تحقیقات غیر مستقیم ماده ی تاریک می اندازیم. هم چنین شار اشعه ی گامای تک انرژی که انتظار می رود از نابودی ذرات و پادذرات ماده ی تاریک حاصل شده باشد را محاسبه می کنیم. همه ی حالت های نهایی مستقیما و یا از طریق محصولات ثانویه، به اشعه ی گاما تبدیل می شوند. ما به صورت محافظه کارانه ای سهم کانال تولید اشعه ی گامای تک انرژی را برابر 4-10 در نظر می گیریم. مقدار شار حاصل را بر سهم کانال نابودی اشعه ی گاما تقسیم کرده و در نهایت شار ذرات حاصل از نابودی ماده ی تاریک به دست می آید. در آشکارسازی غیر مستقیم ماده ی تاریک، شار ذرات حاصل به مربع چگالی ماده ی تاریک بستگی دارد. پروفایل چگالی ماده ی تاریک که مورد استفاده قرار می گیرد، مدلnfw است. می توانیم با مقایسه ی مقادیر محاسبه شده و اطلاعات رصد شده ی اشعه ی گاما در کهکشان راه شیری، قیدهایی را بر روی سطح مقطع نابودی ماده ی تاریک قرار دهیم، هم چنین این نتایج فرضیات در نظر گرفته شده را تایید می کند.

مدلbcs روشی استاندارد جهت بررسی خواص ترمودینامیکی سیستم های فرمیونی دارای برهم کنش زوجیت است. در این مدل با بکار گیری محتمل ترین مقدار پارامتر گاف سایر کمیات ترمودینامیکی محاسبه می شود. پارامتر گاف معیاری از برهم کنش زوجیت است. در سیستم های کوچک، مانند هسته ها که تعداد ذرات آنان بسیار کمتر از حد ترمودینامیکی است، تاثیر افت و خیزهای آماری قابل توجه است. لذا در این سیستم ها به کار بستن مدلbcsکه بر اساس محتمل ترین مقدار پارامتر گاف نتایجی حاصل می گردد که با نتایج تجربی در توافق نیستند. در این پایان نامه با بکارگیری مدلbcsو با استفاده از توزیع احتمال همدما تاثیر افت و خیزهای آماری بر خواص ترمودینامیکی هسته ها لحاظ شده است. فرمولبندی جدیدی به نامmbcs را برپایه تعیین مقدار میانگین پارامتر گاف به جای محتمل ترین مقدار آن بنا نهاده ایم. در این فرمول بندی روابط مربوط به تعداد ذرات، انرژی، آنتروپی و ظرفیت گرمایی را استخراج نموده ایم. با استفاده از طیف انرژی نیلسون خواص ترمودینامیکی هسته های محاسبه شده اند. مقایسه نتایج حاصله با نتایج مدل استانداردbcs، سایر روشهای نظری و نتایج تجربی نشان-دهنده بهینه شدن مدلbcs است. بر خلاف افت ناگهانی محتمل ترین مقدار پارامتر گاف در دمای بحرانی، میانگین پارامتر گاف تغییرات آرامی دارد که منجر به تغییرات هموار انرژی و آنتروپی برحسب دما گشته و ناپیوستگی هایی که در ظرفیت گرمایی حاصله از مدل استانداردbcs بدست می آید در نتایجmbcs وجود ندارد. خصوصا، ظهور یک قله و رفتار sشکل در ظرفیت گرمایی، به وضوح دیده می شود که این رفتار در تطابق با نتایج تجربی بوده و به عنوان علامت گذرا از فاز جفت شده به فاز معمولی در هسته ها شناخته شده است.

استفاده از آشکارسازها برای تصویربرداری می تواند در پزشکی (مانند pet و یا spect) و یا در رشته های دیگر (مانند اخترفیزیک) کاربردهای فرآوانی داشته باشد. به علت نویز کم و قدرت تفکیک نسبتا بالای آشکارسازهای گازی برای فوتون های کم انرژی نسبت به آشکارسازهای نیمه هادی و یا سوسوزن ها، استفاده از آن ها برای آشکارسازی تابش ایکس نرم، بسیار مورد توجه می باشد. آشکارساز حساس به موقعیت چند سیمی تناسبی (mwpc)، نیز جزء این دسته قرار دارد. در این رساله با استفاده از نرم افزار گارفیلد به شبیه سازی آشکارساز پرداخته شده است. از آن جا که این برنامه در حال تکمیل است و توانایی تعیین لحظه ی ورود تابش به محفظه را ندارد، با استفاده از کد mcnp مکان ورود تابش به آشکارساز تعیین شده است. محفظه ی این آشکارساز از یک پنجره ی ورودی، صفحه ی سیم ها(صفحه ی آند) و صفحه ی کاتد درست شده است که در نمونه ی بررسی شده در این آشکارساز سیگنال از صفحه ی کاتد گرفته می شود. از آن جا که این آشکارساز حساس به موقعیت است، یعنی توانایی تعیین مکان ورود تابش به آشکارساز را دارد. برای اینکه این کار با دقت خوبی انجام شود، صفحه ی کاتد را به نوارهای باریکی تقسیم کرده و سیگنال ها را از نوارهای کاتد می گیریم. به این ترتیب با استفاده از گارفیلد تعداد این نوارها را نیز تعیین می کنیم. با مقایسه ی سیگنال های به دست آمده از آشکارساز، ابعاد، محفظه و تعداد تقسیم بندی صفحه ی کاتد آشکارساز به صورتی انجام می شود که میزان تمرکز یون های تولید شده در آشکارساز بیشترین مقدار ممکن باشد. در این پایان نامه شبیه سازی mwpcو ساخت برای فوتو های کم انرژی انجام شده است. با توجه به ضریب چسبندگی الکترون در گازها و بازدهی انواه گازها هنگام برهم کنش با فوتون ها، استفاده از گازهای زنون، کریپتون و آرگون برای فوتون های کم انرژی به همراه گاز خاموش کننده مناسب می باشد. که در این جا از گاز آرگون(به عنوان گاز اصلی) و کربن دی اکسید(به عنوان گاز خاموش کننده) با ترکیب 90% آرگون،10% کربن دی اکسید استفاده شده است. به این ترتیب نمونه ی اولیه ی آشکارساز تناسبی چندسیمی گازی حساس به موقعیت ساخته شد. تست این آشکارساز توسط چشمه ی ایکس مشخصه انجام گردیده است. وسایل الکترونیکی مورد استفاده برای این آشکارساز عبارت اند از پیش تقورت کننده، multi channel analyser(mca)،timing single channel annalyser(tsca), delay line, high voltage.این نمونه کاملا حساس به موقعیت است و در ناحیه ی تناسبی کار می کند. مزیت مهم طراحی و نحوه ی ساخت این آشکارساز، قابلیت تعمیم آن به دو بعد بدون هیچ گونه تغییری در قدرت تفکیک مکانی آن را دارد.

با توجه به قیمت نسبتا زیاد آشکارسازهای گازی نوترون (bf_3، he3 و ...) و پیچیدگی تکنیک های جداسازی نوترون از گاما در آشکارسازهای سوسوزن، توسعه ی نوع ساده تر و در عین حال ارزان تر آشکارساز نوترونی برای اندازه گیری پیوسته و تخمینی از شار مولدهای نوترون در بازه ی n/s 10^10-10^7، حائز اهمیت می باشد. با در نظر گرفتن امکانات موجود و عدم نیاز به فن آوری ساخت بسیار بالا، آشکارسازهای نوترونی خودتوان (spnd) می توانند گزینه ی مناسبی برای این منظور باشند. در این رساله، نمونه اولیه ی spnd به منظور استفاده در مولدهای نوترونی طراحی و تست شد. همچنین جریان خروجی از آشکارساز با استفاده از کد شبیه سازی مونت کارلو (mcnp4c) محاسبه و با نتایج بدست آمده از تست آشکارساز مقایسه گردید. توافق نسبی نتایج، استفاده از این آشکارساز برای تخمین شار نوترون مولد نوترون در حال کار را پیشنهاد می کند.

طی مطالعات انجام شده، فیزیکدانان پی برده¬اند که پتانسیل شیمیایی با افزایش دما کاهش می-یابد. در نیمه هادی¬های معمولی که شرط ? << ef (ef انرژی فرمی و ? پارامتر شکاف است) برقرار است نیز این رفتار مشاهده می¬گردد، ولی در مواردی که این شرط برقرار نیست پتانسیل شیمیایی نزدیک دمای بحرانی (تقریبا برابر با 0/57?) با افزایش دما افزایش می¬یابد. در این رساله وابستگی دمایی پتانسیل شیمیایی با دما برای چند هسته مختلف (27si , 28si , 56fe , 57fe , 93mo , 94mo , 238u) به عنوان سیستم¬های فرمیونی برهم¬کنش کننده، با استفاده از نظریه bcs به دست می¬آید. برای انجام این کار برای هر هسته با تعداد پروتون و نوترون مشخص، با قرار¬دادن پارامتر گاف در دمای صفر، از معادله گاف قدرت برهم¬کنش،g، و از معادله تعداد ذرات ?(0) را بدست می¬آوریم. سپس در هر دمای دیگر،?(t) از حل همزمان معادله گاف و معادله تعداد ذرات بدست می¬آید. با مقایسه نمودارهای مربوطه رفتار پتانسیل شیمیایی بر حسب دما در دو فاز معمولی و ابررسانایی را بررسی می¬کنیم. همچنین رفتار انرژی و آنتروپی مورد مطالعه قرار گرفته است.

در این پایان نامه، با استفاده از داده های آزمایشگاهی jlab (1999-2001) برای دو فرآیند h(e,(e,) ?k^+ )? و h(e,(e,) ?k^+ )? با استفاده از روش جدا سازی رزنبلوت در چهار بردار تکانه انتقالی q^2=0.52,0.75,1.00,1.9,2.00 و 2.35?(gev/c)?^2 و در انرژی های مختلف به جداسازی سطح مقطع کل ?_tot می پردازیم و سطوح طولی ?_l و عرضی ?_t سطح مقطع را جداسازی می کنیم. داده های انرژی الکترون فرودی در محدوده ی3.40 تا 5.75(gev) است. سپس با استفاده تکنیک chew-low عامل شکل کایون باردار را در مدل بورن و همچنین با بسط رابطه مدل رجی off mass shell، عامل شکل کایون باردار را در مدل رجی محاسبه می کنیم. فیزیک ذرات بنیادی به دنبال پاسخ به این سوال است که ماده در پایین ترین سطح خود از چه تشکیل شده است؟ این یک واقعیت است که ماده در مقیاس زیر اتمی از ذرات بسیار کوچک با فضای خالی بسیار زیادی بین آنها تشکیل شده است. علاوه بر این ذرات دارای انواع مختلفی هستند و همچنین ذرات از یک نوع، کاملا شبیه به هم و به عبارتی تمیزناپذیرند؛ یعنی نمی توانیم ذره ای را نشانه گذاری کنیم و مسیرش را دنبال کنیم. تمام داده های آزمایشگاهی از سه منبع ناشی می شود: 1) رویداد های پراش که در آن ذره ای را به سوی ذره دیگر پرتاب کرده و انحراف آن را اندازه گیری می گردد. 2) رویدادهای واپاشی که در آن یک ذره به صورت خود به خودی واپاشیده شده و می توان بقایای آن را بررسی کرد. 3) رویدادهای پیوندی که در آن دو ذره به هم می پیوندند و ویژگی های جسم مرکب بدست آمده را بررسی می کنند. در چند سال گذشته، نظریه ای مطرح شده است که تمام بر هم کنش های شناخته شده ذرات بنیادی، به جز گرانش را توصیف می کند. این مجموعه نظریه های مرتبط با هم که شامل الکترودینامیک کوانتومی، نظریه فرآیندهای الکتروضعیف وکرومودینامیک کوانتومی است، مدل استاندارد نامیده شده است. از سال 1987میلادی تاکنون، مدل استاندارد از هر آزمایشی موفق بیرون آمده است[1].

دانشمندان فیزیک هسته ای همواره به دنبال مدلی برای توجیه تمام خواص و پدیده های هسته ای هستند، پیشنهاد برخی فیزیکدانان مدل کوارکی است. در این رساله به بررسی واپاشی بتا مثبت و بتا منفی از دیدگاه گذار کوارکی پرداخته شده است. به منظور بررسی واپاشی بتا با این نگرش، گذار های کوارکی به طور کامل محاسبه می شود و فرمول های بدست آمده برای تخمین جرم موثر کوارک های اولیه به کار برده می شود و بازه جرمی مورد نظر به بازه طول عمر در واپاشی بتا نگاشته می شود. شایان ذکر است که ادعای ما صرفا محدود و منحصر به بازه های مورد نظر است و خارج از این بازه ها تاثیر نیروی بین نوکلئون ها چنان زیاد است که نمی توان واپاشی بتا را صرفا ناشی از گذار کوارکی دانست.

این رساله به محاسبه ی کمیتی می پردازد که تا کنون هیچ نظریه ای نتوانسته با دقت مورد قبولی مقداری نزدیک به مقدار تجربی آن به دست آورد.

چکیده ندارد.

اخیراً روش تعمیم یافته ای برای محاسبه چگالی تراز هسته ای پیشنهاد شده است. این محاسبات شامل تعمیم روش معروف تبدیل لاپلاس است. با استفاده از عبارت جدید فرمول معروف بت چگالی تراز هسته ای در بازه های عدد جرمی 41-24، 70-55، 104 و 114 محاسبه و با داده های تجربی مقایسه شده است. این نتایج همچنین با فرمول بت و با مقادیر مناسب و مختلف از پارامترهای مدل bsfg مقایسه گشته است. بررسی ها نشان می دهد که نتایج حاصله با داده های تجربی بخوبی مطابقت دارد و این مسئله بر اعتبار روش جدید دلالت دارد. لذا تقریب های مختلف برای انجام تبدیلات معکوس لاپلاس چند بعدی معادل هم می باشند.

علم دقیق از چگالی ترازهای هسته ای (nld)رکن اصلی برای توصیف فرایندهای گیر اندازی نوترون در تشکیل هسته ها در اختر فیزیک است. اما اطلاعات خیلی کمی راجع به وابستگی اندازه حرکت زاویه ای nld در دسترس است. اگر چه اکنون مدلهای میکروسکوپی در دسترس هستند، اما در بیشتر کاربردهای عملی مدل پس جابجایی گاز فرمی (bsfg) برای تخمین وابستگی اسپینی استفاده شده است بخصوص در نگاهی به توانایی این مدل در ایجاد فرمولهای تحلیلی ساده این موضوع بیشتر مشخص می شود. پارامتر قطع اسپین ( σ2) چگالی ترازهای هسته ای در محدوده وسیعی از جرم هسته ای با استفاده از مدل bsfg مورد بررسی قرار گرفته اند. مشخص شده که مقادیر پارامتر قطع اسپین از رابطه σ2 =0/31a 0/7 پیروی می کند. پیشنهاد می شود که این رابطه مناسبی برای برون یابی به هسته های ناشناخته باشد

دراخترفیزیک هسته ای تخمین سطح مقطع هسته های دور از پایداری که فاقد اطلاعات تجربی اند امری ضروری است. این کمیت برای درک چگونگی تشکیل هسته و تولید انرژی در ستاره ها و انفجار های ستاره ای اهمیت ویژه ای دارد. پارامتر چگالی تراز هسته کمیتی مهم در محاسبه سطح مقطع به شمار می رود. با استفاده از مدل گاز فرمی پس- جابجا شده (bsfg) پارامترهای چگالی تراز و پس- جابجایی انرژی برای 507 هسته بین f16 تا cf250 با رابطه وابسته به انرژی و برای 286 هسته بین f18 تا cf251 با رابطه ای که وابستگی اسپینی را هم در بر دارد، تعیین شده است. این دو پارامتر بیانگر اثرات پوسته ای و زوجیت در چگالی تراز هسته ای می باشند. پارامتر چگالی تراز هسته از (a=a^1/2(0.1*(exp(-a^0.8/19))+0.01 پیروی می کند. این رابطه را می توان برای صدها یا هزاران هسته که معمولاً راهی برای محاسبه کاملاً میکروسکوپیکی آنها در دسترس نیست، بکار برد.

هدف از این کار (رساله) یافتن وابستگی پارامترهای هسته ای " a " و " "(زوج - فرد و اثر لایه ای) با انرژی است . محاسبات دانسیته سطوح هسته ای برای سیستم فرمیونهای مستقل بر اساس سطوح تک ذره ای نیلسون بر حسب انرژی و تغییر شکل انجام گرفته شده است . این روش بر اساس محاسبه تابع تفکیک بزرگ تقریب نقطه زینی برای کاهش کمیتهای ترمودینامیکی است که در آن توجه خاص به تغییرات اثر لایه ای با انرژی شده است . نتایج محاسبات نشان میدهد که بانتخا سطوح تک ذره ای واقعی این پارامترها بطور کمی و در بعضی موارد بطور کیفی با نتایج تجربی موافقت دارند .