مطالعه اتمهای هادرونی اهمیت ویژه ای در بررسی برهمکنشهای قوی ذراتی مثل کائون، پایون و ....با هسته دارد. اتمهای هادرونی امکان تعیین برهمکنشهای هادرون-هسته را در انرژیهای کم، بدون برونیابی در داده های پراکندگی فراهم می کند. از طرفی کمیت سیگما ترم در qcd که معیاری از شکست تقارن کایرال است، با طول پراکندگی کائون-نوکلئون در انرژیهای پائین رابطه دارد. پس با محاسبه یا اندازه گیری دقیق جابجایی و پهنای ترازهای پائین اتمهای کائونی هیدروژن و دوتریوم می توان اطلاعات مفیدی در این زمینه به دست آورد. مهمترین کمیت قابل اندازه گیری در این مورد طیف پرتوهای x ناشی از گذارهای تابشی است، زیرا شدت پرتوهای x به پهنای جذب هسته ای بستگی دارد و علاوه بر آن جابجایی ترازها ناشی از برهمکنش قوی را می توان به وسیله آن تعیین کرد. برای این منظور آزمایشهای مهمی در آزمایشگاههای kek در ژاپن و در lnf در ایتالیا انجام شده و یا در حال انجام است. در قسمت اول این رساله محاسبه کاملی از دینامیک آبشاری اتمهای کائونی (kx (x=p,d در هدف هیدروژن و دوتریوم با استفاده از روش شبیه سازی مونت کارلو انجام شده است. نتایج شبیه سازی و محاسبات ما از نظر بررسی آزمایش قبل از انجام آن و تعیین شرایط مناسب آزمایشگاهی، همچنین تحلیل نتایج آزمایشگاهی بعد از انجام آن اهمیت ویژه ای دارد. علاوه برفرایندهای غیر برخوردی مانند گذار تابشی، واپاشی ضعیف کائون و جذب قوی، فرایندهای برخوردی مانند اوژه خارجی، واانگیختگی کولنی، مخلوط شدگی استارک، پراکندگی الاستیک، تجزیه شیمیایی و جذب برخوردی در نظرگرفته شده است. در ابتدا سطح مقطع فرایندهای برخوردی در چهارچوب روش نیمه کلاسیک با تقریب برهمکنش دو قطبی الکتریکی بین اتم کائونی و اتم های هدف به صورت تابعی از انرژی و برای حالتهای کوانتومی مختلف محاسبه شده است. سپس با تهیه یک کد کامپیوتری و قراردادن سطح مقطع ها به عنوان ورودی این کد تاریخچه اتم های کائونی که در یک حالت برانگیخته اولیه تشکیل شده اند تا حالتهای پایین که ممکن است کائون جذب یا واپاشی کند دنبال می شود. در آخر بهره پرتوهای ایکس سری k به صورت تابعی از چگالی هدف محاسبه و با داده های تجربی و محاسبات دیگران مقایسه شده است. اثرات جذب قوی و گذارهای استارک بر روی بهره پرتوهای ایکس و اثر پهن شدگی دوپلر ناشی از تولید اتمهای پر انرژی توسط گذار کولنی در لحظه گذار تابشی 2p→1s بر روی اندازه گیری پهنای تراز (s1،( τ1s تعیین شده است. ویژگیهای کار حاضر ثابت نگرفتن انرژی جنبشی اتمهای کائونی و عدم استفاده از پارامترهای تنظیم برای سطح مقطع ها است. بر این اساس نتایج حاضر با مقادیر تجربی در توافق خوبی هستند، با این وجود به دلیل نامعین بودن مقادیر اندازه گیری برای τ1s و τ2p در اتم kd و τ2p در اتم kp ، در این محاسبات مقادیر آنها به صورت پارامتر آزاد در نظر گرفته شده یا از بعضی مقادیر تئوری استفاده شده است. محاسبات نشان می دهد که کمیتهای محاسبه شده قویا به تغییر این پارامترها و چگالی هدف حساس هستند. نشان داده ایم که چگونه برهمکنش قوی بر روی بهره پرتوهای ایکس تاثیر می گذارد و تحلیل کاملی بر رقابتهای پیچیده ای که بین فرایندهای گذار وجود دارد ارائه کرده ایم و بر اساس آن وابستگی شدت پرتوهای ایکس را به چگالی مورد تحلیل قرار داده ایم. با برازش نتایج محاسبات برای پرتوهای ایکس با داده های تجربی، مقدار پهنای جذب قوی در حالت 2p برای اتمهای mev kp 0/002 τ2p=0/105± به دست آمد. مقدار چگالی بهینه برای رسیدن به بیشینه شدت پرتوهای ایکس بالاتر در آزمایش روی محیط هیدروژن 0/03-0/06=∅ (lhd) (ldh= چگالی هیدروژن مایع)به-دست آمد و برای اتمهای kd در محیط دوتریوم 0/06-0/2 =∅ lhdبه دست آمد. با توجه به اینکه شدت پرتوهای ایکس ناشی از اتمهای kp و kd خیلی کم است و از طرفی انجام آزمایش با دقت بسیار بالا (ev 1~) مورد نیاز است، محاسبات ما امید به نتیجه رسیدن آزمایش siddharta را در lnf ایتالیا افزایش داده است. در قسمت دوم با استفاده از روش مونت کارلوی مسیرهای کلاسیکی محاسبات زیر برای اولین بار برای ورود کائون به محیط (ctmc) هیدروژن و دوتریوم انجام شده است: احتمال گیراندازی کائون توسط هدف در یک حالت کوانتومی مشخص، توزیع انرژی جنبشی اتمهای تشکیل شده، سطح مقطع فرایندهای واانگیختگی کولنی، گذار استارک، پراکندگی الاستیک و تجزیه اتم کائونی که محاسبات کاملا کوانتومی آنها بسیار مشکل و حجیم است . نتایج در موارد زیر خلاصه میشود. 1) شرایط اولیه شامل توزیع عدد کوانتومی اصلی، توزیع اندازه حرکت زاویهای و توزیع انرژی جنبشی اتم کائونی در زمان تشکیل به طور دقیقتر برای اتمهای کائونی به دست آمده است. زیرا در بیشتر شبیهسازیهای دینامیک آبشاری اتمهای اگزوتیک از تخمینهای کیفی برای شرایط اولیه استفاده شده است. همچنین نتایج با محاسبات کوانتمی در توافق هستند. 2 )سطح مقطعها در حالتهای برانگیخته بالا با نتایج نیمه کلاسیک در توافق نسبتا خوبی هستند. 3) اثرات ملکولی هدف به ویژه در فرایند واانگیختگی کولنی در حالتهای بالا قابل توجه است. اثر فرایند تجزیه شیمیایی که به طور منفرد در قسمت اول به کار رفته است نیز به طور یکپارچه در گذار کولنی در برخورد اتم کائونی با ملکول هدف درنظر گرفته شده است. 4) ا این روش اهمیت گذارهای کولنی با 1< δnکه در شبیه سازی آبشاری اتمهای کائونیک در نظرگرفته نمیشود، مشخص شد. 5) اثرات ایزوتوپی در حالتهای بالا به لحاظ مشابه بودن ساختار اتمهای هیدروژن و دوتریوم ناچیز است. تفاوت کم میتواند ناشی از تفاوت جرم آنها باشد. 6) فرایند استارک نسبت به سایر فرایندها در بیشتر انرژیها و حالتهای برانگیخته غالب و اثر تجزیه اتم کائونی قابل صرفنظرکردن است. این سطح مقطعها را میتوان به طور جامع برای یک شبیه سازی آبشاری توسعه یافته که از لحظه ورود کائون تا لحظه جذب یا واپاشی آن را دنبال میکند استفاده کرد.

در این پایان نامه به شبیه سازی عبور پالس لیزر از یک محیط پلاسمای همجوشی با استفاده از روش ذره در جعبه پرداخته و پراکندگی رامان تحریکی و گرمایش الکترون های محیط توسط این پراکندگی مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه با اعمال یک میدان مغناطیسی خارجی بر محیط پلاسما، تولید امواج سوت کش الکترومغناطیسی و نقش آنها در گرمایش الکترون های محیط در جهت عمود بر میدان مغناطیسی خارجی را مشاهده نمودیم. قبل از این که به طور عمیق وارد بحث برهم کنش لیزر پلاسما شویم، نیازمندیم که بندانیم میرایی لانداو چیست. میرایی لانداو که به آن میرایی بدون برخورد نیز گفته می شود از تبادل انرژی میان امواج و ذرات پلاسما نتیجه می گردد. در این پایان نامه در مشاهده میرایی لانداو، اختلالی کوچک به منظور مشاهده نمودن میرایی انرژی الکترواستاتیکی اعمال کردیم. در بحث لیزر همجوشی، کنترل رشد ناپایداری ها ویژگی لازم در رسیدن به صورت مستقیم یا غیر مستقیم به طرح همجوشی می باشد. پراکندگی رامان تحریکی تنها یکی از این ناپایداری هاست که می تواند با تولید الکترون های پرانرژی، نقشی اساسی در پیش گرمایش قلب راکتور همجوشی داشته باشد. در پراکندگی رامان تحریکی پس رو، که در زمان ها و مکان های اولیه ورود پالس لیزر به محیط پلاسما انجام می-گیرد، اموج پلاسمای الکترونی تولید شده با سرعت فاز پایین، با گیراندازی الکترون های محیط سبب انتقال انرژی به این ذرات می گردند. این الکترون ها با گیرافتادن در دامنه امواج پلاسمای الکترونی تولید شده در پراکندگی رامان پیش رو، به دلیل سرعت فاز بالای این امواج، تا انرژی های بالاتر گرمادهی می شوند. این گرمایش دو مرحله ای در نواحی از محیط پلاسمای همجوشی که هر دو نوع پرکندگی در حال وقوعند از اهمیت بیشتری برخوردار می باشد. این شبیه سازی عددی نشان می دهد که در برهم کنش پالس لیزر در حال انتشار در جهت میدان مغناطیسی خارجی، در کنار امواج هیبریدی بالا، پالس لیزر می تواند طیف گسترده ای از امواج سوت کش با فرکانس زیر فرکانس سیکلوترونی الکترونی را تهییج نماید. مکانیزم گرمایش الکترون ها توسط طیفی گسترده از امواج به شدت تحت تاثیر رابطه پاشاندگی نوسانات پلاسمای نسبیتی می باشد. در این حالت هنگامی که طیف سرعت فاز امواج سوت کش به اندازه کافی گسترده باشد، می توان در توصیف گرمایش الکترون ها از چارچوب تئوری شبه خطی استفاده نمود. در این شبیه سازی گرمایش الکترون ها در جهت عمود بر انتشار پالس لیزر قابل مشاهده می باشد. کد الکترومغناطیسی نسبیتی دو بعدی xoopic در برهم کنش پلاسما مورد استفاده قرار گرفت. قسمت شی گرا کد، به منظور ساده سازی در گسترش و ایجاد فیزیک جدید در کد اصلی پیاده سازی شده است. این کد شامل هندسه های دکارتی و استوانه ای می باشد. این کد همچنین می تواند شبیه سازی های الکترواستاتیکی و الکترومغناطیسی را شامل گردد.

اتم های هادرونی یک آزمایشگاه منحصر به فرد برای مطالعه ی برهمکنش های قوی فراهم می آورد. یکی از این نوع اتم ها که اخیرا مورد مطالعه قرار گرفته است، اتم های کائونی می باشد. پتانسیل هایی که به خوبی برهمکنش بین کائون و هسته را در اتم های متوسط توصیف کرده است، پتانسیل اپتیکی وابسته به چگالی است که توسط فریدمن توسعه یافته است. با استفاده از این پتانسیل و به-کمک روش محاسباتی نومیروف برهمکنش کائون و سرب مورد مطالعه قرار گرفته است. تمامی ترازهای هسته ای مربوط به این برهمکنش محاسبه شده است و همچنین چند تراز اتمی نزدیک به هسته نیز محاسبه شده است. محاسبه ی ترازهای اتمی نزدیک به هسته نشان می دهد که این ترازها نسبت به حالت الکترومغناطیسی خالص جابه جا شده اند و همچنین پهن شدگی در این ترازهای انرژی مشاهده می شود، که این اثرات به علت وجود برهمکنش قوی بین کائون و هسته می باشد. یکی دیگر از پتانسیل هایی که برهمکنش بین کائون و پروتون را به خوبی توصیف می کند، پتانسیل است که توسط آکایشی توسعه یافته است. این پتانسیل وجود یک حالت مقید در این برهمکنش را که مربوط به می شود را توصیف می کند. از جمع این پتانسیل و پتانسیل کولنی، و حل معادله ی شرودینگر برای برهمکنش کائون- هیدروژن استفاده شده و حالت مقید هسته ای مربوط به این برهمکنش محاسبه شده است. همچنین تراز اتمی 1s مربوط به برهمکنش کائون- هیدروژن محاسبه و اثر برهمکنش قوی برروی این تراز به صورت جابه جایی و پهنا در این تراز مشاهده گردیده است. ما با استفاده از تلفیق این دو روش(یعنی توزیع چگالی هسته ای در برهمکنش کائون- هیدروژن به روش بسط گائوسی و پتانسیل اصلاح شده ی وابسته به چگالی برای اتم های متوسط) به محاسبه ی ترازهای هسته ای ناشی از جذب کائون در هسته ی هلیوم پرداخته-ایم. وجود این ترازهای بسیار مقید هسته ای و پهنای بسیار زیاد آن ها نشاندهنده ی حالت های میانی است که ممکن است کائون قبل از واپاشی در کانال های اصلی داشته باشد. هرچند حل دقیق این مسئله توسط روش های فدیف چهارجسمی باید انجام شود، ولی به دلیل حجم محاسبات بسیار بالا و نیاز به ابررایانه، تقریب دوجسمی که ما ارائه کرده ایم می تواند برآورد خوبی از سیستم کائون- هلیوم ارائه دهد.

در این پایان نامه رفتار تابع توزیع ذرات پلاسما در داخل توکامک را بررسی میکنیم. برای به دست آوردن تابع توزیع ذرات پلاسما باید معادله ولاسوف را همراه با معادله پواسون به طور همزمان حل کنیم. روش استفاده شده برای حل معادله ی ولاسوف روش تبدیلات فوریه است. دلیل استفاده از تبدیل فوریه ی سرعت این است که حل معادله ولاسوف در فضای فاز نوسانی میشود و نمیتوان آن را در یک شبکه عددی نشان داد. همچنین با استفاده از پروفایل چگالی حاصل از حل معادله ی ولاسوف، میزان میرای لانداو و مربوط به نوسانات پلاسما را محاسبه کرده ایم.

در این پایان نامه سونولومینسانس تک-حبابی از دو نوع مختلف مایعات مطالعه شده است. نوع اول یک مایع غیر فرار مانند آب و نوع دوم یک مایع فرار مانند اسید سولفوریک است. برای آب با استفاده از یک مدل هیدروشیمیایی معروف، سونولومینسانس حبابهای هوا، هلیم، آرگون و زیتون شبیه سازی و سپس با الهام از نتایج این رهیافت، سونولومینسانس گازهای ایده آل در اسید سولفوریک 85wt% را مدلسازی کرده ایم. نتایج عددی دلالت بر این دارد که قله دما و شدت نور حبابهای سونولومینسانسی در مایعات غیر فرار، کمتر از مقدار آن در مایعات فرار است. همچنین با در نظر گرفتن وابستگی دمایی ضریب هدایت گرمایی گازهای ایده آل مختلف تا 2500 k شدت نور محاسبه ای از حبابهای گاز ایده آل سنگین بیشتر از شدت نور حبابهای گاز ایده آل سبکتر به دست می آید که با نتایج تجربی در توافق است.

راکتورهای همجوشی، ماشین هایی برای استخراج انرژی هسته ای می باشند. در این راکتورها هسته های عناصر سبک در طی یک واکنش همجوشی هسته ای به هست? سنگین تر تبدیل می شوند که این واکنش با تولید انرژی همراه است. محاسبات نشان می دهند که به منظور داشتن راکتوری بهینه، سوخت همجوشی باید دارای دمایی از مرتب? 10میلیون درج? سانتی گراد و چگالی ای از مرتب? 23^10 ذره بر مترمکعب باشد. بنابراین، مسئل? گرم کردن ومحصورسازی سوخت همجوشی ، اساسی ترین و مهم ترین موضوع در این راکتورها می باشد. در راکتور های کروی از میدان های مغناطیسی به منظور محصور سازی سوخت همجوشی که به صورت پلاسما است، استفاده می شود. همچنین از امواج الکترومغناطیسی (پالس لیزر) به منظور افزایش دمای سوخت همجوشی استفاده می شود. نرخ انتقال انرژی از پالس لیزر به پلاسما که یک پارامتر تعیین کننده در بهر? انرژی راکتور می باشد، همواره یکی از موضوعات مهم در بررسی این راکتورها بوده است. گستر? وسیعی از برهم کنش ها در اثر برخورد پالس لیزر با پلاسمای همجوشی ممکن است رخ دهد. یکی از این برهم کنش ها ناپایداری های پارامتری است که در آن، پالس لیزر سبب تهییج یکی ازمدهای نوسانی پلاسما می شود و بدین ترتیب انرژی لیزر به پلاسما انتقال می یابد. ناپایداری های پارامتری، دارای انواع مختلفی می باشد که ما از آن میان پراکندگی رامان القایی را بررسی کردیم. در پراکندگی رامان القایی ورود پالس لیزر به پلاسما، سبب تهییج یک موج الکترواستاتیک الکترونی و یک موج الکترومغناطیسی پراکنده شده می شود. در این پراکندگی شرایط تطبیق فرکانسی حایز اهمیت می باشد. چراکه تنها زمانی پراکندگی رامان القایی رخ می دهد که موج الکترومغناطیسی پراکنده شده با پالس لیزر ورودی دچار زنش شود. زنش ایجاد شده بین این دو موج سبب ایجاد نیروی محرکه ای می شود که در نهایت سبب گسیل یک موج لانگمیر در پلاسما می شود. موج با انتشار در داخل پلاسما سبب گیراندازی الکترون ها در دامن? خود شده و بدین ترتیب انرژی به ذرات پلاسما منتقل می شود. ما در این پایان نامه سعی کردیم تا ناپایداری پراکندگی رامان القایی را برای شرایط پلاسمایی موجود در یک راکتور کروی شبیه سازی کنیم. این شبیه سازی با استفاده از برنام? xoopic صورت گرفت و نتایج به دست آمده نشان دهند? انتشار یک موج لانگمیر در پلاسما بود. همچنین نرخ انتقال انرژی به ذرات پلاسما در این حالت محاسبه گردید. در مرحل? بعدی سعی کردیم تا با در نظر گرفتن جملات نسبیتیِ غیر خطیِ مرتب? بالا درمعادلات شبیه سازی، تأثیر این جملات را در پراکندگی رامان القایی مورد بررسی قراردهیم. در نظر گرفتن این جملات در محاسبات نشان دهند? کاهش انتقال انرژی به پلاسما در حضور اثرات نسبیتی است. همچنین اثرات ناشی از تغییر دمای پلاسما در نرخ رشد ناپایداری پراکندگی رامان القایی مورد مطالعه قرار گرفت. در این حالت نیز کاهش انرژی منتقل شده به پلاسما در صورت کاهش دمای آن مشاهده شد.

آوادرخش تک حبابی متحرّک، در پی تلاش ها در جهت یافتن سیّال هایی غیر از آب برای مشاهده آوادرخش تک حبابی، کشف شده است و مطالعات بر روی آن به تازگی در حال انجام است. ویژگی اصلی این سیّالات بالاتر بودن چسبندگی آنها در مقایسه با آب است. در این پایان نامه تلاش شده است تا با معرّفی نیروهای وارد بر حباب آوادرخشنده و به دست آوردن معادله حرکت حاکم بر آن، حرکت حباب را شبیه سازی کرده و ویژگی های مربوط به حرکت انتقالی آن را به دست آوریم. با جفت کردن این معادله حرکت با معادله رایلی-پلست و معادله مربوط به تغییرات دما و حل آنها از روش رانگ-کوتا، شبیه سازی حباب انجام می شود. اصلی ترین ویژگی این حباب ها، حرکت دایروی یا بیضوی آنها در مرکز بالونی است که حباب آوادرخشنده در آن ایجاد شده است. در بررسی عوامل تأثیر گذار بر این حرکت، مشخص می شود که وجود نیروهای تاریخچه ای است که باعث بروز چنین رفتاری از حباب آوادرخشنده می شود و با حذف این اثرات از معادله حرکت حاکم بر حباب در شبیه سازی، حباب در مرکز بالون ساکن خواهد شد. یکی از نتایج اصلی به دست آمده در این شبیه سازی، افزایش دمای بیشینه حباب (در لحظه رمبش) با کاهش فاصله آن نسبت به مرکز بالون است. با توجّه به رابطه مستقیم بین گسیل نور و این کمیّت، همین نتیجه برای شدّت نور گسیل شده نیز، قابل پیش بینی است. به عبارت دیگر به دست آورده ایم که شدّت نور گسیل شده از حباب دارای نوساناتی است و بر این اساس معیاری برای آزمایش بر روی آوادرخش تک حبابی متحرّک ارائه کرده ایم. برای توصیف ویژگی های داخلی حباب از دو مدل متفاوت تک دما و غیرتک دما استفاده می شود. تفاوت این مدل ها در نوع معادله حالت به کار رفته برای گاز درون حباب است. علاوه بر ویژگی های داخلی، ویژگی های انتقالی به دست آمده برای حباب نیز در این دو مدل متفاوت است. در این پایان نامه، اثرات ناشی از تغییر مدل به کار رفته در شبیه سازی نیز بررسی می شود. در پایان نیز با حذف معادله حرکت از شبیه سازی و مقایسه نتایج مربوط به حباب آوادرخشنده متحرّک با حباب ساکن، اثر حرکت انتقالی حباب را بر پارامترهای مهم در آوادرخش همچون شعاع و دما، بررسی کرده ایم.

آوادرخش پدیده ای است که در آن حبابی که درون یک مایع تحت اثر میدان فشاری قرار دارد، دچار نوسانات شدید شعاعی شده و این خود باعث تمرکز انرژی در لحظه ی کوچک شدن حباب در ناحیه ای بسیارکوچک می شود. این تمرکز انرژی می تواند باعث تشعشع نور گردد. این پدیده به دو صورت پایدار و غیر پایدار قابل تولید است . در پدیده آوادرخش پایدار تشعشعات نوری به صورت متناوب تکرار می شوند و می توان آن را تا ساعتها پایدار نگاه داشت. فرکانس موج می تواند در محدوده صوتی و یا فرا صوتی باشد. در راستای انجام این پایان نامه بر اساس اثری که به کوبش سیال و یا اصطلاحاًٌ چکش آبی (water hammer) معروف است، مبادرت به طراحی و ساخت تجهیزاتی کرده ایم که به کمک آنها موفق به تولید آوادرخش در فرکانسهای پایین بین 30 تا 40 هرتز و در شرایطی خاص شده ایم. در این پایان نامه ضمن ارائه مراحل ساخت دستگاه آوادرخش در فرکانسهای پایین، شرایط لازم برای ایجاد آوادرخش با این وسیله را در آب مقطر، اسید ارتوفسفریک و اسید سولفوریک تعیین کرده ایم. همچنین برخی پارامترهایی را که با وسایل موجود در آزمایشگاه قابل اندازه گیری بودند، مثل نوفه ی ناشی از نوسانات شدید حباب را اندازه گیری کردیم. نوف? اندازه گیری شده در این آزمایش نشان می دهد که امکان تولید چند بار تابش در هر سیکل تحریکی نیز وجود دارد. آزمایشهای ما نشان دادند که حباب آوادرخشنده ضمن نوسان، حرکتهای انتقالی نیز دارد و بر این اساس با ارائه یک مدل، نوسانات و حرکت انتقالی آن را شبیه سازی کردیم. در ادامه نتایج مشاهدات آزمایشگاهی و شبیه سازی با یکدیگر مقایسه شد که انطباق خوبی را نشان داد. در پایان نوسانات و دمای حباب بر اساس مدل هیدروشیمیایی نیز شبیه سازی شد. البته برای شبیه سازی بهتر پیشنهاد می شود که شبیه سازی بر اساس تلفیق هر دو مدل حباب متحرک و مدل هیدروشیمیایی انجام شود. به علت گرادیان دمایی بسیار شدید ایجاد شده در ناحیه فروریزش حباب، از این دستگاه می توان به عنوان یک وسیله مناسب جهت تولید نانو ذرات، از موادی که به دلیل الاستیک بودن به راحتی قابل خرد کردن نیستند، استفاده کرد.

تجلی گاه ماده در چگالی فراهسته ای ستاره های نوترونی هستند. بر این اساس تحول ستارگان را از تولد تا مرگ بررسی کرده ایم تا مشخص کنیم تحت چه شرایط و اتفاقاتی ستاره های نوترونی شکل می گیرند. بعد از آن کلیه ی مطالب مرتبط با ستاره های نوترونی را از پیش بینی و کشف تا ویژگی های فیزیکی و محاسبات نظری، بیان کرده- ایم و همچنین در زمینه ی ساختارهایی که می توانند درون هسته ی این ستاره ها شکل بگیرند اطلاعاتی ارائه داده ایم. از جمله ساختارهایی که می توانند در ماده با چگالی فراهسته ای تشکیل شوند عبارتند از ماده ی بتای پایدار، ماده ی هایپرونی، چگالش پایونی، چگالش کائونی و ماده ی کوارکی شامل کوارک های آزاد ( s,d,u ). همچنین در مورد تولید کائون در محیط نوکلئونی و ویژگی های درون محیطی کائون از جمله جرم موثر و انرژی و نهایتاً پدیده ی چگالش بوز-اینشتینِ کائونی توضیحات کاملی ارائه داده ایم. سرانجام به عنوان اصلی ترین کار محاسباتی این پایان نامه برای معادله حالت هایی که برای ساختار چگالش کائونی و سایر ساختارهای پیشنهادی برای ماده در چگالی فراهسته ای در اختیار داشتیم با استفاده از الگوریتمی که بر مبنای بی بعد کردن پارامترهای فیزیکی معادله ی حالت و معادلات tov است، نمودار جرم بر حسب شعاع ستاره ی نوترونی را رسم کرده ایم و ماکزیمم جرم مربوط به هر معادله ی حالت را به دست آورده ایم. برای نمونه ما توانستیم برای معادله حالت های gs1وgs2 که مربوط به ساختار چگالش کائونی هستند به ترتیب ماکزیمم جرم 1/375برابر جرم خورشید و 1/665برابر جرم خورشید را به دست آوریم. در پایان نیز با مقایسه ی این نتایج با ماکزیمم جرم هایی که برای سایر ساختارها و معادله حالت ها به دست آوردیم مفاهیم فیزیکی و اثرات درون محیطی مربوط به هر ساختار و دلیل تفاوت ماکزیمم جرم های به دست آمده را بیان کرده ایم. لازم به ذکر است که برنامه ی محاسباتیِ تهیه شده در این رساله به گونه ای است که برای هر ساختار و هر معادله ی حالتی که در اختیار قرار گیرد قابل استفاده است.

در این رساله انتشار امواج الکتروستاتیک در راستای موازی و عمود بر میدان مغناطیسی در پلاسمایی که از آمار نافزونور سالیس تبعیت می کند بررسی شده است. چون سیستم مورد مطالعه پلاسمایی است با دمایی غیرهمگن که در حالت تعادل آماری قرار ندارد رفتار امواج الکتروستاتیکدر مقایسه با پلاسماهای ماکسولی به طور قابل ملاحظه ای تغییر میکند. برای انتشار در جهت موازی با میدان مغناطیسی روابط پاشندگی و آهنگ میرایی موج صوتی یونی به صورت تابعی از پارامتر q که درجه نافزونوری سیستم را تعیین میکند استخراج شده است و رفتار موج پلاسما الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است. با کاهش مقدار q که متناظر با افزایش تعداد ذرات فوق حرارتی در سیستم است، فرکانس، سرعت فاز و سرعت گروه امواج پلاسما الکترونی و صوتی یونی افزایش می یابد. افزایش تعداد ذرات فوق حرارتی و ذراتی با سرعت پایین می تواند علت شدت و ضعف میرایی این امواج در سیستم را توضیح دهد. پراکندگی رامان تحریکی نیز به صورت تحلیلی و عددی در پلاسمای نافزونور مورد مطالعه قرار گرفته است. اعداد موج تعمیم یافته و آهنگ رشد پراکندگیهای رامان پیشرو و پسرو بر حسب پارامتر q استخراج شده است. نتایج نشان می دهد تکامل زمانی پراکندگی رامان به شدت تحت تاثیر تعداد ذرات فوق حرارتی و ذراتی با سرعت پایین در سیستم قرار دارد. برای انتشاردرجهت عمودبرمیدان مغناطیسی رابطه پاشندگی امواج برنشتاین درچارچوب آمار نافزونوراستخراج شده است. رابطه پاشندگی تعمیم یافته امواج برنشتاین وابستگی قابل ملاحظه ای به پارامتر q دارد به طوری که کاهش تعداد ذرات فوق حرارتی منحنی های پاشندگی را به سمت طول موج های بزرگتر سوق می دهد. برای هماهنگ هایی که فرکانس آنها بیشتر از فرکانس دورگه بالاست افزایش مقدار q فرکانس بیشینه و عددموج متناظر با آن را افزایش می دهد. برای مدهایی که با فرکانسی کمتر از فرکانس دورگه بالا منتشر می شوند کاهش مقدار q یا افزایش تعداد ذرات فوق حرارتی باعث افت سریعتر فرکانس می شود. امواج برنشتاین الکترونی تعمیم یافته در رژیم هایی با میدان مغناطیسی بسیار قوی و بسیار ضعیف نیز مورد مطالعه قرار گرفته اند. نتایج نشان می دهد در میدان مغناطیسی ضعیف گستره تغییرات فرکانس همه فضای بین دو هماهنگ متوالی را در برمی گیرد و پارامتر q تاثیر بسزایی در منحنیهای پاشندگی دارد. از سوی دیگر در میدانهای مغناطیسی قوی گستر تغییرات فرکانس به شدت محدود می شود و پارامتر q تاثیر چندانی در مقدار فرکانس ندارد.

انرژی هسته ای از انرژیهای مورد توجه بشر به حساب می آید و به دو روش شکافت و همجوشی حاصل می شود. همجوشی هسته ای از اهمیت خاصی برخوردار است. مناسبترین سوخت برای همجوشی ، مخلوط ایزوتوپهای دو تریوم و تریتیوم است. یکی از روشهای مطرح در همجوشی هسته ای استفاده از روش کاتالیزور میونی است. روشهای مختلفی برای بدست آوردن آهنگ چرخه و بررسی عوامل مختلف روی بهره همجوشی ارائه شده است.دراین کار تحقیقاتی به دنبال آن هستیم که تمام فرآیندهای چرخه ‏‎cf‎‏مو را بطور دقیق شبیه سازی کنیم. برای این منظور از روش مونت کارلو استفاده شده است.