Física Nuclear e de Partículas

Conhecimentos de Base Recomendados

Fundamentos de Física Moderna.

Mecânica Quântica (I e II).

Física Atómica e Molecular.

Métodos de Ensino

Três horas teóricas expositivas por semana.

Auxílio à resolução de problemas pelos alunos (média de 2 hora semanal).

Trabalhos laboratoriais (média de 1 h/semana), incluindo a preparação de medidas, a tomada de dados, a análise desses dados e a apresentação das conclusões (relatório e exposição).

Avaliação com base em:

- prestação laboratorial, relatórios e apresentações

- resolução de exercícios distribuídos ao longo do semestre

- dois (ou três) testes de frequência e exame final ou um único exame final.

Resultados de Aprendizagem

Na área específica da disciplina (Física Nuclear e das Partículas), os estudantes deverão adquirir competências que lhes permitam:

- compreender os fenómenos físicos envolvidos e aprofundar esse conhecimento.

- resolver problemas usando o conhecimento adquirido - comunicar (com especialistas e não especialistas) a interpretação de questões e as soluções para problemas.

Estágio(s)

Não

Programa

As interações fundamentais. Classificação das partículas: hadrões (bariões, mesões) e leptões; quarks; mesões do campo.

Radioatividade α, β, γ e captura electrónica; cisão e fusão nuclear. Lei de decaimento radioativo. Dispersão de Rutherford; conceito de secção eficaz.

Força nuclear. Massa do núcleo e energia de ligação. Teoria de Yukawa.

Modelo de gota líquida. Formula semi-empírica de massa (Weizsacker) e estabilidade nuclear. Modelo do gás de Fermi. Densidade de estados, momento e energia de Fermi. Decaimento α. Teoria de Gamov, regras de seleção e outros processos de tunelamento.

Modelo em camadas. Interação spin-orbital. Momento dipolar magnético, momento quadripolar eléctrico, núcleos deformados, excitações colectivas.

Transições electromagnéticas. Regras de seleção e probabilidades de transição. Isomerismo. Interação fraca. Decaimento beta e captura electrónica. Modelo de Fermi do decaimento beta. Violação de P e de CP.

Modelo Padrão. Diagramas de Feynman. Propagadores. Interação fraca e bosões de campo. Leptões e quarks. Cromodinâmica quântica (gluões). Liberdade assimptótica.

Aplicações da Física Nuclear: Cisão e fusão nuclear (Tipos de reatores nucleares; princípios e aplicações); Nucleosíntese.

Aceleradores de partículas: princípios e aplicações.

Aplicações médicas: diagnóstico e terapia.

 

Componente laboratorial:

- espectroscopia α, β e γ (incluindo dispersão Compton)

- aniquilação de positrões

- observação de radiação cósmica.

Docente(s) responsável(eis)

Rui Ferreira Marques

Métodos de Avaliação

Contínua
Resolução de problemas : 10.0%
Trabalho laboratorial : 20.0%
Frequência: 30.0%
Exame: 40.0%

Bibliografia

KRANE, K. (1987). Introductory Nulcear Physics. John Wiley and Sons.

EISBERG, R. and RESNICK, R. (1985). Quantum Physics of atoms, molecules, solids, nuclei and particles. 2nd edition. John Wiley and Sons.

MAYER-KUCKUK, T. (1993). Física Nuclear. Fundação Calouste Gulbenkian.

WILLIAMS, W. S. C. (1991). Nuclear and Particle Physics. Oxford University Press.