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
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, tecnológica 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.
Pré-requisitos
Noções elementares de Cálculo matemático;
Noções elementares de Mecânica Quântica;
Noções elementares de Electromagnetismo;
Noções elementares de Física Atómica.
Conteúdo
Partículas e interacções. A interacção fraca. A interacção entre nucleões.
Momentos: angular, dipolar magnético, quadrupolar eléctrico.
Propriedades nucleares: raio nuclear, distribuição de carga e de nucleões. Massa, energia de ligação, fórmula semi-empírica de massa.
Modelo nuclear em camadas e suas previsões. Modelo de partículas independente. Referência a modelos colectivos.
Radioactividade. Tipos de declínio radioactivo. Conceitos e leis do declínio radioactivo: declínios com bifurcação; misturas de núclidos radioactivos; criação e destruição de actividade; sequência de desintegrações; equilíbrios.
Radioactividade natural. Famílias radioactivas. Referência a aplicações: datação radioactiva.
Referência 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. Espectrometria alfa.
Declínio beta: energética e informação experimental. O modelo de Fermi. Regras de selecção e tipos de declínio beta. Espectrometria beta.
Declínio gama: energética. Modelo clássico e quântico da radiação. Regras de selecção e conversão interna. Espectrometria 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
Introductory Nuclear Physics – Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York (1988), ISBN 0-471-85914-1
Nuclear Physics – Principles and Applications, John S. Lilley, John Wiley & Sons, New York (2005), ISBN 0-471-97936-8
Radiation Detection and Measurement, 3rd ed. – Glenn F. Knoll, John Wiley & Sons, New York (2000), ISBN 0-471-07338-5
Física Nuclear – Theo Mayer-Kuckuk, ed. Calouste Gulbenkian, Lisboa (1979), ISBN 972-31-0598-5
Introdução à Física Atómica e Nuclear, Vol. II – L. Salgueiro e J.G. Ferreira, ed. Univ. Lisboa (1975).
Método de ensino
Aulas teóricas presenciais, em sala de aula, com meios audiovisuais auxiliares;
Aulas práticas de laboratório, com instrumentação nuclear.
Método de avaliação
A avaliação tem 3 componentes, relativas a: questões feitas nas aulas (nota correspondente - NTP); testes (nota correspondente NT); trabalhos práticos (nota correspondente NP).
Salvo casos de excepção, indicados antecipadamente pelo docente, para a nota de cada questão contribuem a classificação daquilo que o grupo conclui na aula respectiva e a classificação do que faz após a aula até à semana seguinte. A segunda classificação é penalizada por um factor de 0,5.
A nota dos testes é a média dos 3 testes realizados.
A nota prática é a nota do exame prático realizado.
Para obter frequência é necessário que NP>10 e para aprovação é necessário que NP>10 e NT>8 e (0,4 x NT+0,2 x NTP)/0,6>10
A nota final de avaliação contínua é dada pela expressão seguinte com as notas parciais aproximadas às décimas.
NAC = 0,4 x NP+0,4 x NT+0,2 x NTP
O exame de recurso substitui os testes.
A classificação final é dada por
NF = 0,4 x NP+0,4 x NE+0,2 x NTP
em que NE é a nota de exame.