Física Nuclear
Código
1525
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus, Rui Manuel Coelho da Silva
Horas semanais
4
Total de horas
56
Língua de ensino
Português
Objectivos
Pretende-se que os alunos complementem a sua formação através da familiarização com a constituição e estrutura do núcleo atómico, as propriedades e interacções mútuas entre nucleões, e o modo como a sua organização determina as propriedades dos núcleos. Pretende-se que os alunos se familiarizem com a radioactividade como fenómeno nuclear, e as suas aplicações. Pretende-se complementar e alargar a formação dos estudantes a áreas de importância técnica, tecnológia e científica, em particular nas aplicações médicas, e na caracterização e estudo de materiais. Do ponto de vista experimental laboratorial tem-se por objectivo familiarizar os alunos com os conceitos, a prática e os equipamentos de espectrometria nuclear, nomeadamente IGNOREes e detectores de radiação, electrónica de processamento e aquisição de dados.
Conteúdo
As partículas e suas interacções. A interacção fraca. A interacção entre nucleões.
Momentos: angular, dipolar magnético e quadrupolar eléctrico.
Propriedades nucleares: o raio nuclear, distribuição de carga e de nucleões. A massa, energia de ligação, fórmula semi-empírica de massa.
O modelo do núcleo em camadas e suas previsões. Evidência do falhanço do modelo de partículas independente. Breve referência a modelos colectivos.
Radioactividade. Tipos de declíneo radioactivo. Conceitos e leis do declíneo radioactivo: declíneos com bifurcação; misturas de núclidos radioactivos; criação e destruição de actividade; sequência de desintegrações; equilíbrios.
Radioactividade natural. Famílias radioactivas. Breve referência a aplicações: datação radioactiva.
Breve introdução a conceitos de dosimetria: considerações sobre os efeitos das radiações. Unidades de medida de radiações e dosimetria.
Declínio alfa: energética e informação experimental. O modelo teórico. Conservação do momento angular e paridade: regras de selecção. Espectroscopia alfa.
Declínio beta: energética e informação experimental. O modelo de Fermi. Regras de selecção e tipos de declíneo beta.
Declínio gama: energética. Modelo clássico e quântico da radiação. Regras de selecção e conversão interna. O efeito Mössbauer e a espectroscopia gama.
Cisão Nuclear. Tipos de cisão. Energética e critérios para a cisão nuclear. Propriedades: emissão imediata de neutrões; a estabilidade dos fragmentos e emissão atrasada de neutrões.
Detecção de radiação e espectrometrias nucleares.
Bibliografia
1. Introductory Nuclear Physics – Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York (1988), ISBN 0-471-85914-1
2. Nuclear Physics – Principles and Applications, John S. Lilley, John Wiley & Sons, New York (2005), ISBN 0-471-97936-8
3. Radiation Detection and Measurement, 3rd ed. – Glenn F. Knoll, John Wiley & Sons, New York (2000), ISBN 0-471-07338-5
4. Física Nuclear – Theo Mayer-Kuckuk, ed. Calouste Gulbenkian, Lisboa (1979), ISBN 972-31-0598-5
5. Introdução à Física Atómica e Nuclear, Vol. II – L. Salgueiro e J.G. Ferreira, ed. Univ. Lisboa (1975).