Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche

Ambrosio, Giulia (2023) Emissione di Compton inverso e applicazioni astrofisiche. [Laurea], Università di Bologna, Corso di Studio in Astronomia [L-DM270], Documento ad accesso riservato.
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Abstract

Le modalità di interazione tra particelle libere (ad esempio gli elettroni) e i fotoni dipendono dal valore energetico dei fotoni rispetto a quella degli elettroni. Si possono distinguere tre scenari. Nel primo l’elettrone viene assunto fermo e il fotone scarsamente energetico, l’elettrone assorbe il fotone e lo riemette alla stessa frequenza della radiazione incidente. Si ha in questo caso la diffusione Thomson e non si ha quindi una perdita di energia da parte del fotone. Nel secondo caso il fotone, che ha un’energia comparabile con l’energia a riposo dell’elettrone (si tratta tipicamente di fotoni X e γ) riesce a trasferire parte del suo impulso all’elettrone che, anche se inizialmente fermo, viene posto in movimento. Il fotone pertanto perde energia e si sposta a lunghezze d’onda maggiori. Questo fenomeno è chiamato effetto Compton. Nel terzo caso l’elettrone relativistico ha un’energia cinetica sufficientemente elevata rispetto a quella del fotone e, diversamente dai casi precedenti, si ha un trasferimento di energia dall’elettrone al fotone che verrà spostato a frequenze maggiori (X e γ). Questo fenomeno è per questo denominato Compton inverso (IC) ed è il processo radiativo che verrà approfondito nel seguente elaborato. L’IC ricopre varie applicazioni astrofisiche e grazie a esso sono spiegabili diversi fenomeni. Vedremo come sia possibile, in una radiosorgente compatta, avere fotoni radio emessi per sincrotrone e successivamente diffusi a energie maggiori, tramite IC, dagli stessi elettroni che li hanno emessi (Synchrotron-Self Compton); oppure come una popolazione di fotoni, attraversando una regione occupata da elettroni liberi, possa subire una distorsione dello spettro a causa delle molteplici interazioni di Compton e Inverse Compton. In particolare affronteremo il caso in cui la Comptonizzazione agisce sulla radiazione cosmica di fondo, e come da esso sia possibile ricavare informazioni sia sull’ammasso che sui parametri cosmologici.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea)
Autore della tesi
Ambrosio, Giulia
Relatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
Inverse Compton Comptonizzazione SSC
Data di discussione della Tesi
28 Settembre 2023
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