XINFORMAÇÕES SOBRE DIREITOS AUTORAIS
As obras disponibilizadas nesta Biblioteca Digital foram publicadas sob expressa autorização dos respectivos autores, em conformidade com a Lei 9610/98.
A consulta aos textos, permitida por seus respectivos autores, é livre, bem como a impressão de trechos ou de um exemplar completo exclusivamente para uso próprio. Não são permitidas a impressão e a reprodução de obras completas com qualquer outra finalidade que não o uso próprio de quem imprime.
A reprodução de pequenos trechos, na forma de citações em trabalhos de terceiros que não o próprio autor do texto consultado,é permitida, na medida justificada para a compreeensão da citação e mediante a informação, junto à citação, do nome do autor do texto original, bem como da fonte da pesquisa.
A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
As obras disponibilizadas nesta Biblioteca Digital foram publicadas sob expressa autorização dos respectivos autores, em conformidade com a Lei 9610/98.
A consulta aos textos, permitida por seus respectivos autores, é livre, bem como a impressão de trechos ou de um exemplar completo exclusivamente para uso próprio. Não são permitidas a impressão e a reprodução de obras completas com qualquer outra finalidade que não o uso próprio de quem imprime.
A reprodução de pequenos trechos, na forma de citações em trabalhos de terceiros que não o próprio autor do texto consultado,é permitida, na medida justificada para a compreeensão da citação e mediante a informação, junto à citação, do nome do autor do texto original, bem como da fonte da pesquisa.
A violação de direitos autorais é passível de sanções civis e penais.
Coleção Digital
Título: EXPLORING SOME NEW ASPECTS OF THE INTERACTIONS OF COSMIC MESSENGERS IN ASTROPARTICLE PHYSICS Autor: AMIRFARZAN ESMAEILI TAKLIMI
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):
ARMAN ESMAILI TAKLIMI - ADVISOR
Nº do Conteudo: 72008
Catalogação: 31/07/2025 Liberação: 31/07/2025 Idioma(s): ENGLISH - UNITED STATES
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=72008&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=72008&idi=2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.72008
Resumo:
Título: EXPLORING SOME NEW ASPECTS OF THE INTERACTIONS OF COSMIC MESSENGERS IN ASTROPARTICLE PHYSICS Autor: AMIRFARZAN ESMAEILI TAKLIMI
Nº do Conteudo: 72008
Catalogação: 31/07/2025 Liberação: 31/07/2025 Idioma(s): ENGLISH - UNITED STATES
Tipo: TEXT Subtipo: THESIS
Natureza: SCHOLARLY PUBLICATION
Nota: Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=72008&idi=1
Referência [en]: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=72008&idi=2
Referência DOI: https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.72008
Resumo:
Cosmic rays, gamma rays and neutrinos trace extreme astrophysical
phenomena across orders of magnitude in energy and distance, yet their
interpretation relies on a set of microphysical processes that govern the
interactions of these messenger particles both within the astrophysical sources
and en route to the Earth. In this thesis we study some of these microphysics
processes, spanning in energies from GeV to ZeV and distances from Galactic
scales to the high-redshift Universe, with a focus on specific aspects that give
rise to observable macrophysical effects and signatures relevant to current and
future multi-messenger observations and simulations.
At the ultra-high-energy regime, for both cosmological propagation and
source environments, two key topics are addressed. First, an often-overlooked
process—pair production with capture—is investigated in the context of
ultra-high-energy cosmic rays using a semi-analytical estimation method. The
results indicate that, although this process does not significantly alter the
ionization state of ultra-high-energy nuclei during their propagation over
cosmological distances, heavy and ultra-heavy nuclei may not be fully stripped
at acceleration sites. This challenges the commonly adopted assumption that
ultra-high-energy nuclei are fully ionized both at their sources and during
propagation through astrophysical environments.
Second, we examine a crucial multi-messenger phenomenon: the development
of electromagnetic cascades at these energies. We show that cascades
in this regime can serve as a source of high- and ultra-high-energy neutrinos,
both inside and outside of astrophysical sources. To support this study,
we introduce MUNHECA, a Python3 framework for simulating ultra-high-energy
electromagnetic cascades and computing the resulting neutrino spectra.
At lower energies, and on Galactic scales, the energy loss processes of cosmic
ray protons are carefully re-examined. This study is particularly relevant
in the light of recent observational advances (e.g. AMS-02), as experimental
uncertainties in this regime have now surpassed the precision of our theoretical
models. Using an analytical approach, our study reveals that certain
proton energy loss mechanisms, previously considered negligible, such as elastic
proton-proton scattering, can no longer be ignored in accurate cosmic ray
propagation modeling.
In the final part of this thesis, we turn to a distinct and yet related
study that also benefits from the multi-messenger approach: the observational
prospects of primordial black holes through gamma ray and neutrino telescopes.
We discuss the unique advantages of neutrino telescopes in detail.
Through a numerical and accurate reassessment of the gamma ray and neutrino
spectra from evaporating primordial black holes, we quantify the correlated
energy and time profiles of both messengers. These correlations are then
utilized to enhance the identification of primordial black holes in case of future
detection.
Descrição | Arquivo |
COMPLETE |