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Programa de Física Nuclear y de Partículas. Grupo C. Curso 2011-2012.
Contacto: fnyp-c@nuclear.fis.ucm.es
1. Introducción. Conceptos Básicos.
Breve introducción histórica. Átomos, electrones, núcleos. Quarks y
leptones. Interacciones fundamentales. Escala de las fuerzas y distancias
subatómicas. Unidades en Física Nuclear y de Partículas. Protones y neutrones.
El modelo estándar de Física de Partículas. Partículas elementales. Fermiones y
bosones. Partículas y antipartículas. Sabor. Interacciones y campos. Diagramas de
Feynman.
2. Propiedades globales del núcleo (I).
Tamaño del núcleo: radios de carga y masa. Isótopos, abundancias. Energías de
ligadura. Notación. Tipos de desintegración. Estados excitados.
Diagramas de niveles. La Tabla de Isótopos. Desintegraciones nucleares.
3. Propiedades globales del núcleo (II).
Fórmula semiempírica de masas. Curva de estabilidad nuclear. Consideraciones
energéticas en la desintegración y fisión. Momento angular y paridad del núcleo.
Efectos de apareamiento.
4. Desintegraciones Radiactivas.
Producción y desintegración. Masa y actividad. Periodo de semidesintegración. Vida
media. Actividad. Unidades. Series radiactivas. Equilibrio secular. Actividades
parciales.
5. Introducción a la protección radiológica.
Radiactividad natural. Rayos Cósmicos. Unidades de de dosimetría. Efectos biológicos
de la radiación. Seguridad Nuclear, valores de seguridad estándar para trabajadores
expuestos a la radiactividad.
6. Desintegración alfa y fisión espontánea.
Balance de energía y sistemática. Teoría de la emisión alfa. Reglas
de selección de momento angular y paridad en la desintegración alfa.
Emisión espontánea de otros núcleos. Fisión espontánea.
7. Desintegración beta.
Energía desprendida en la desintegración beta. La hipótesis del neutrino.
Teoría de Fermi. Espectro energético. Diagrama de Kurie. Reglas de selección.
Transiciones de Fermi y Gamow-Teller. Vidas medias, desintegraciones permitidas y
prohibidas. Desintegración doble beta. Constante de acoplamiento débil. Violación de
paridad. La interacción débil. Fenomenología electrodébil. Neutrino. Helicidad.
Conexión con la teoría de Fermi. Desintegración del neutrón. Violación de paridad.
Violación de CP. Oscilaciones de neutrinos.
8. Introducción al Modelo de Capas.
Evidencia experimental de los efectos de capas. Núcleos par-par. Potencial
promedio del núcleo. Pozo cuadrado, armónico y Woods–Saxon. Números mágicos.
Interacción de espín–órbita. Espín y paridad del estado fundamental. Estados de
partícula independiente. Momentos electromagnéticos y transiciones en el modelo de
capas.
9. Desintegración gamma.
Corriente nuclear electromagnética. Energía desprendida en la desintegración gamma.
Carácter multipolar de la radiación . Reglas de selección. Conversión interna.
10. Introducción a las Reacciones Nucleares.
Leyes de conservación. Energía desprendida en las reacciones nucleares. Resonancias.
Fórmula de Breit-Wigner. Reacciones inducidas por protones y neutrones. Sección
eficaz de reacción. Dispersión coulombiana. Dispersión elástica. Reacciones directas.
Reacciones de núcleo compuesto.
11. Simetrías y Leyes de Conservación.
Conservación de la energía y el momento cinético. Conservación del momento
angular. Números cuánticos: número bariónico, leptónico, extrañeza e
isoespín. Paridad. Paridad Intrínseca. Conjugación de carga. Inversión Temporal.
Conjugación de carga intrínseca. Teorema CPT.
12. Bariones y Mesones.
Modelo quark de los hadrones. Mesones. Multipletes de mesones. Bariones.
Color y gluones. Multipletes bariónicos. Momentos magnéticos, masas y momentos
angulares de hadrones.
13. Fisión y Fusión Nuclear.
Descripción del proceso de fisión nuclear inducida. Productos de fisión.
Reacciones controladas. Reactores de fisión. Proceso de fusión nuclear. Fusión solar.
Síntesis de elementos pesados. Astrofísica Nuclear y de Partículas. Nucleosíntesis
primordial.
Seminario de preparación del laboratorio: Algunos aspectos experimentales.
Interacción de la radiación y la materia. Partículas cargadas. Fotones.
Detectores de partículas.
Bibliografía: Krane, Williams, apuntes en la página web.
Evaluación:
Un entregable, pesa hasta 25%
Un parcialillo a principios de diciembre, hasta el 35% de la nota
Un examen final, con peso entre el 40 y el 100% de la nota
Una práctica de laboratorio, obligatoria.