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Previous issue date: 2018-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The emission of 𝛾-rays in solar flares is produced by interactions of primary electrons and
ions accelerated to high energies with nuclei in the ambient solar atmosphere. The analysis
of the 𝛾-ray spectra observed during solar flares provides important diagnostics on the
mechanisms of primary particle acceleration and on the structure and evolution of the
ambient plasma. In this work we investigate the high energy nuclear processes that occur in
solar flares using FLUKA, a package of general purpose integrated routines for Monte Carlo
calculations of particle transport and interactions in matter. Our main aim is to validate
FLUKA as an effective tool for the modeling of nuclear processes in the context of solar
flares. In order to accomplish that, we have performed simulations of the 𝛾-ray spectrum
considering realistic models for the ambient solar atmosphere and beams of accelerated ions
(protons, 𝛼-particles and heavier nuclei) with different energy and angular distributions.
From the results obtained in the simulations with FLUKA, we have built templates for
the nuclear de-excitation lines emission spectrum and for the full 𝛾-ray emission spectrum,
which were incorporated to the program OSPEX for the fitting of spectra from observed
events. Using these templates in combination with standard-functions avaiable in the
programa OSPEX we have obtained statistically reasonable fittings for the 𝛾-ray spectra
of the July 23, 2002 and June 12, 2010 solar flares, similar to the fittings obtained with
templates built from nuclear de-excitation lines emission spectra calculated with the code
developed by Murphy et al. (2009). To the best of our knowledge, the fittings carried out
with the FLUKA templates for the full 𝛾-ray emission spectrum can be regarded as the
first attempt to use a single code to implement a self-consistent treatment of the several
spectral components in the energy range from ∼ 100’s keV to ∼ 100’s MeV. / A emissão de raios-𝛾 em explosões solares é produzida por interações de elétrons e íons
primários acelerados a altas energias com núcleos na atmosfera solar ambiente. A análise
dos espectros de raios-𝛾 observados durante as explosões solares fornece diagnósticos
importantes sobre os mecanismos de aceleração das partículas primárias e sobre a estrutura
e evolução do plasma ambiente. Neste trabalho investigamos os processos nucleares de
alta energia que ocorrem em explosões solares utilizando o FLUKA, um pacote de rotinas
integradas de uso geral para o cálculo Monte Carlo do transporte e das interações de
partículas na matéria. Nosso principal objetivo é validar o FLUKA como ferramenta
efetiva para a modelagem de processos nucleares no contexto de explosões solares. Para
tanto, realizamos simulações do espectro de raios-𝛾 considerando modelos realísticos para
a atmosfera solar ambiente e feixes de íons acelerados (prótons, partículas-𝛼 e núcleos
mais pesados) com diferentes distribuições energéticas e angulares. A partir dos resultados
obtidos nas simulações com o FLUKA, construímos templates para o espectro de emissão
de linhas de desexcitação nuclear e para o espectro completo de emissão de raios-𝛾, os
quais foram incorporados ao programa OSPEX para o ajuste de espectros de eventos
observados. Utilizando esses templates em combinação com funções-padrão disponíveis
no programa OSPEX obtivemos ajustes estatisticamente razoáveis para os espectros de
raios-𝛾 das explosões solares de 23 de julho de 2002 e 12 de junho de 2010, semelhantes aos
ajustes obtidos com templates construídos a partir de espectros de emissão de linhas de
desexcitação nuclear calculados com o código desenvolvido por Murphy et al. (2009). Até
onde sabemos, os ajustes realizados com os templates FLUKA para o espectro completo
de emissão de raios-𝛾 podem ser considerados como a primeira tentativa de utilizar um
único código para implementar um tratamento auto-consistente das várias componentes
espectrais na faixa de energia de ∼ 100’s keV a ∼ 100’s MeV.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.mackenzie.br:tede/3695 |
| Date | 16 August 2018 |
| Creators | Tusnski, Daneele Saraçol |
| Contributors | Szpigel, Sérgio, Valio, Adriana Benetti Marques, Castro, Carlos Guillermo Giménez de, Costa, Joaquim Eduardo Rezende, Simões, Paulo José de Aguiar |
| Publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie, Ciências e Aplicações Geoespaciais, UPM, Brasil, Escola de Engenharia Mackenzie (EE) |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do Mackenzie, instname:Universidade Presbiteriana Mackenzie, instacron:MACKENZIE |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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