یکی از فناوری های نوظهور توسعه یافته در چند دهه اخیر، فناوری نانو است. امروزه پژوهش ها در مورد مواد نانوساختار از اهمیت بالایی برخوردار است. دلیل این امر را می توان در خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد آنها جست. با کم کردن اندازه و ثابت نگه داشتن نوع ماده، ویژگی های اساسی ماده از قبیل هدایت الکتریکی، رنگ، استحکام، نقطه ذوب و ... تغییر می کند. خواص نانوذرات علاوه بر نوع ماده به شکل و اندازه و در واقع به روش ساخت آنها بستگی دارد. روش های مختلفی برای ساخت نانو ذرات ابداع شده است. یکی از روشهای موجود برای تولید نانو ذرات استفاده از کَندگی لیزری است که در آن چگونگی اندر کنش لیزر با ماده از اهمیت بسزایی برخوردار است. کنترل و توزیع اندازه ذرات، بسته به پارامترهای لیزر(پهنای پالس، انرژی و طول موج و...)، خصوصیات هدف جامد و محیط اطراف تغییر می کند. نتایج تجربی نشان می دهند که توزیع اندازه نانو ذرات برای نمونه های کربن، سیلیکن، روی و مس با چگالی انرژی لیزر تغییر می کند. دیده شده که در تمامی نمونه های بالا، چگالی تعداد ذرات با افزایش چگالی انرژی لیزر افزایش می یابد. در این رساله به بررسی مکانیزم های مختلف فرایند کَندگی لیزری و آن دسته از پارامترهای لیزر که در اندازه ذرات جدا شده تاثیر می گذارند، می پردازیم.

از نابودی های ذرات ماده تاریک کیهانی، محصولاتی شامل نوترنیوها، پرتوهای کیهانی باردار، و پرتوی گامای بسیار پر انرژی، بدست می آیند.فرآیند نابودی درمکان های مختلف مانند هاله کهکشانی ، خوشه های کهکشانی ،خورشید، جو زمین و... رخ می دهد. درنتیجه این فرآیند پرتوهای کیهانی و پرتو گاما تولید می شوند که در طی آن، بهمن های هادرونی و بهمن گاما تولید می شوند. در بین این محصولات ، پرتوهای گاما ازاهمیت بیشتری برخوردارند چرا که آنها برخلاف ذرات باردار و پاد ذره های دیگر در میدان های مغناطیسی کیهانی منحرف نمی شوند و ما را به منابع شان هدایت می کنند. پرتوهای گاما هنگام ورود به جو زمین ذرات باردار ثانویه تولید می کنند و این ذرات در صورت داشتن سرعت هایی بیش از سرعت نور، فوتون های چرنکوف تولید می کنند، وجود قله در توزیع عرضی فوتون های چرنکوف در بهمن اولیه گاما به دلیل افزایش تعداد الکترونها و برآورده شدن شرط وجود قله باعث تفکیک بهمن اولیه گاما و هادرون می شود. بررسی این قله در منحنی های شدت ثابت نسبت به منحنی های انرژی ثابت این مزیت را دارد که در این روش چون به طور مستقیم می توانیم تعداد کل فوتون ها ی رسیده به سطح آشکار ساز را داشته باشیم، تحلیل بهمن ها ساده تر است اما اگرمنحنی ها برحسب انرژی رسم شوند عمده ترین اشکالی که ایجاد می شود این است ابتدا باید انرژی اولیه پرتو گاما بدست بیاید و بعد توزیع عرضی نور چرنکوف تحلیل شود و تعیین انرژی اولیه معمولا مشکل و با عدم دقت های زیادی همراه است. بنابراین بررسی تابش چرنکوف این پرتو های گاما و تفکیک آن از بهمن هادرونی می تواند به آشکار سازی ماده تاریک کمک کند . و در نتیجه مشاهده سیگنال های پرتو گاما و تابش چرنکوف حاصل از آن ، از منابع کیهانی، یعنی جایی که انتظار می رود ماده تاریک وجود داشته باشد، ماهیت ماده تاریک را به صورت قطعی ثابت می کند. در کار حاضر آشکار سازی پرتوهای گامای تولید شده توسط ماده تاریک به کمک تلسکوپ های چرنکوف بررسی شده و توزیع عرضی فوتون های چرنکوف دربهمن اولیه گاما درمنحنی های شدت ثابت برای کمک به آشکار سازی ماده تاریک مطالعه شده است. در این کار شبیه سازی با کُد corsika برای 2000 بهمن اولیه گاما درمحدوده انرژیgev 1400- 50 انجام و وابستگی تعداد فوتون های چرنکوف به انرژی در ارتفاعات مختلف بدست آمد و در نهایت توزیع عرضی فوتون های چرنکوف در بهمن اولیه گاما درمنحنی های شدت ثابت بررسی شد.

با استفاده از کُد crpropa نسخه 0/2 شبیه¬سازی یک¬بعدی و سه¬بعدی انتشار پرتوهای کیهانی به غایت پرانرژی برای منابع با ساختارهای جرمی مختلف از جمله هلیم، کربن، نیتروژن، اکسیژن، کلسیم، آهن صورت گرفته است. میدان مغناطیسی برای شبیه¬سازی سه¬بعدی ng10 و در راستای z در نظر گرفته شده است. طیف پرتوهای کیهانی ثانویه و توزیع نوترینوها برای انرژی¬های بالایev 1018 بدست آمده است و نشان داده شده که طیف پرتوهای کیهانی در انرژی¬های بالا سبکتر بوده و توزیع نوترینوها دارای دو قله در انرژی¬های ev 9/ 1016 و ev 9/ 1018 می¬باشد. برای منبع آهن قله¬ی بلندتر به نوترینوهای کم انرژی و برای منبع پروتون به نوترینوهای پرانرژی مربوط می¬شود که بر این اساس، منبع با ساختار جرمی پروتون خالص تعداد بیشتری نوترینوی پر انرژی نسبت به ساختار آهن خالص تولید می¬کند. همچنین نشان داده¬شده است که در یک انرژی ثابت هسته¬های سنگین نسبت به هسته¬های سبک، بیشتر تحت تأثیر میدان¬های مغناطیسی قرار می¬گیرند. و به طور کلی با افزایش شاخص طیفی تعداد ذرات کاهش می¬یابد. همچنین منحنی میانگین لگاریتمی پرتوهای کیهانی بر حسب انرژی هم بدست آمده است و بر طبق این منحنی¬ها بعد از قوزک (انرژی ev1018) ساختار جرمی پرتوکیهانی سبک بوده و بعد از انرژیev 1019 ساختار جرمی سنگین می¬شود که با نتایج تجربی سازگار است. علاوه بر این تأثیر میدان مغناطیسی بر روی ساختار بررسی شده است و این نتیجه حاصل شد که در حضور میدان مغناطیسی فرا کهکشانی، ساختار سبکتر است، چون انحراف ناشی از میدان، مسیر انتشار را افزایش می¬دهد و درنتیجه تعداد اندرکنش¬ها بیشتر می¬شود و میانگین عدد جرمی <a> کاهش می¬یابد. و در نهایت اینکه با افزایش شاخص طیفی ساختار جرمی سنگینتر می¬شود.