A particle simulator for the determination of cross sections from interaction potentials

Abstract

This graduation project aims to study simulations of interactions between particles in the context of transport theory considering thermal energies. The principal question addressed in this work is how to translate simulated interaction rates into cross sections, which are key quantities for more complex neutron matter interaction simulations. In the present implementation the simulator materials were considered with a single global temperature. There is no closed theory in low energy nuclear physics and there exist a variety of simulators that, to a large extent, follow established paradigms from the 1970s. As a difference in the present project a physical Monte Carlo was employed instead of a mathematical one. A case study based on different interactions and temperatures is presented and the related cross sections are derived. The results have been compared with the theory, since there is no experimental results to validate the simulator.

Este projeto de graduação visa estudar simulações de interações entre partículas no contexto da teoria de transporte considerando energias térmicas. A principal questão abordada neste trabalho é como traduzir taxas de interação simuladas em seções de choque, que são quantidades chave para simulações mais complexas de interação de nêutrons com matéria. Na presente implementação, os materiais do simulador foram considerados com uma única temperatura global. Não existe uma teoria fechada em física nuclear de baixa energia e existe uma variedade de simuladores que, em grande parte, seguem paradigmas estabelecidos na década de 1970. Como diferencial no presente projeto foi empregado um Monte Carlo físico ao invés de um matemático. Um estudo de caso baseado em diferentes interações e temperaturas é apresentado e as respectivas seções de choque são derivadas Os resultados foram comparados com a teoria, uma vez que não há resultados experimentais para validar o simulador.