Física Nuclear e de Partículas
Semestre 2018.2
Professor: Vasco Neves
Encontros: Terças das 15h40 às 17h40 e Sextas das 13h20 às 15h20
Atendimento:
Carga horária: 72 horas
Ementa
Radioatividade, fissão e fusão, modelos de núcleos atômicos, teoria da nucleossíntese, principais tecnologias termonucleares, modelo padrão das partículas, história da descoberta e da classificação das partículas elementares, simetrias.
Bibliografia Básica
- CHUNG, K. C. Introdução à Física Nuclear. Rio de Janeiro: Editora da UERJ, 2001.
- ENDLER, Ana Maria F.; Introdução à Física de Partículas. SP: Editora Livraria da Física. 2010.
- MOREIRA, Marco Antônio. Física de Partículas: Uma Abordagem Conceitual e Epistemológica. SP: Editora Livraria da Física, 2012.
- PERUZZO, Jucimar. Física e Energia Nuclear. SP: Editora Livraria da Física, 2012.
- TIPLER, Paul A.; LLEWELLYN, Ralph A. Física Moderna. 5a ed. Rio de Janeiro: LTC, 2010.
Bibliografia Complementar
- BALTHAZAR, W. F.; DE OLIVEIRA, A. L.; Partículas elementares no ensino médio: uma abordagem a partir do LHC. São Paulo. Editora Livraria da Física. 2010.
- CARUSO, F.; OGURI, V.; SANTORO, A.(editores). 2a Ed. Partículas elementares: 100 anos de descobertas, São Paulo: editora Livraria da Física, 2012.
- MARQUES, Alfredo. Energia nuclear e adjacências. Rio de Janeiro: Editora da UERJ, 2009.
- MENEZES, Gabriel; ALCALDE, Martin Aparício. Tópicos em Teoria Quântica dos Campos. São Paulo: editora Livraria da Física.
- CARUSO, F.; SANTORO, A. Do átomo grego à Física das interações fundamentais. Rio de Janeiro. São Paulo: editora Livraria da Física, 2012.
- TAVARES, Odilon A.P. Descobrindo o Núcleo Atômico. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2012.
Materiais de Apoio
Revisão de conceitos clássicos
Provas
1ª Prova -
2ª Prova -
3ª Prova -
TPC
1º TPC - Demonstração da equação de Rutherford (slide 30) + Resolução do exercício do último slide (exemplo 4.4) pasta de entrega Entrega até dia 24 de Agosto!
2º TPC - Obtenção da equação de Schrödinger em coordenadas esféricas a partir da mesma equação em coordenadas retangulares pasta de entrega Entrega até dia 31 de Agosto!
3º TPC - Demonstração da diminuição da energia potencial orientacional por um fator de 2 quando passamos do referencial de repouso núcleo para o referencial de repouso eléctron (ver slide 30 da aula 8 - Precessão de Thomas). pasta de entrega Entrega até dia 17 de Agosto
4º TPC - Demonstração da equação da energia eletrostática de uma esfera (ver slide 14 da aula 17) pasta de entrega Entrega até dia 12 de Outubro
5º TPC - Resposta às perguntas sobre o episódio 7 do seriado COSMOS. Perguntas pasta de entrega Entrega até dia 06 de Novembro
Diários de aula
1º Encontro 27/07
Introdução à disciplina. Métodos de avaliação. As linhas espectrais. A série de Balmer e a fórmula de Rydberg-Ritz. O modelo de átomo de Thompson e de Rutherford. As primeiras estimativas do tamanho do núcleo atômico. Exercícios.
2º Encontro 03/08
Preparação para a mostra de cursos.
3º Encontro 07/08
Mostra de Cursos 2018 IFPR Campus Foz - dia 2
4º Encontro 10/08
Recapitulação do modelo de Bohr. As primeiras indicações da existência do núcleo. O experimento de Moseley. Exercícios.
5º Encontro 14/08
Participação no evento I SEGEX - Campus Foz do Iguaçu
6º Encontro 17/08
A equação de Schrödinger a 3D. A dedução dos números quânticos n,l e m a partir da equação de Schrödinger para o átomo de hidrogênio. A quantização da Energia em um potencial esférico. O significado físico dos números quânticos. Exercícios.
7º Encontro 21/08
A interpretação probabilística da função de onda. Valores esperados em 1D. Os operadores. A quantização do momento angular. O momento magnético. Exercícios.
8º Encontro 21/08
O momento magnético em um campo B uniforme. O experimento de Stern-Gerlach e a descoberta do spin. A interação spin-órbita. Exercícios.
9º Encontro 28/08
O momento angular total. Os níveis de energia do hidrogênio. O deslocamento de Lamb e a estrutura fina. Recapitulação dos modelos e números quânticos. As funções de onda do hidrogênio. Exercícios.
10º Encontro 31/08
Recapitulação da matéria dada. Exercícios.
11º Encontro 04/09
Exercícios.
12º Encontro 11/09
O princípio de exclusão de Pauli e a tabela periódica. A lei de Hundt. Os espectros moleculares. Exercícios.
13º Encontro 14/09
Terceiro dia do IV EREF.
14º Encontro 18/09
Revisões para a primeira prova da disciplina.
15º Encontro 21/09
Primeira prova da disciplina.
16º Encontro 25/09
Correção da prova. A hipótese de existência de eléctrons no núcleo. A descoberta do nêutron. Os números de massa, atômico e de nêutrons. Os nuclídeos: os isótopos, isótonos e isóbaros. Exercícios.
17º Encontro 28/09
O tamanho e forma dos núcleos e os experimentos para sua determinação. Exercícios.
18º Encontro 02/10
A determinação da massa dos núcleos. A energia de ligação nuclear e de separação dos núcleons. Exercícios.
19º Encontro 05/10
A estabilidade nuclear. O modelo da gota líquida. A fórmula semi-empírica da massa. Exercícios.
20º Encontro 09/10
O momento angular nuclear e o momento angular total do átomo. Os números mágicos. O modelo de camadas. A radioatividade e o decaimento radioativo. Exercícios.
21º Encontro 16/10
Os processos de decaimento das partículas alfa e beta. Exercícios.
22º Encontro 19/10
A datação por Carbono 14. O decaimento gama. A radioatividade natural e as séries radioativas. Os equilíbrios secular e transitório. Exercícios.
23º Encontro 23/10
A radioatividade e a idade da Terra. Visualização do episódio 07 da Série COSMOS e posterior análise crítica.
24º Encontro 24/10 (1h - aula extra)
Continuação da aula anterior. Exercícios.
25º Encontro 26/10
As reações nucleares. A secção de choque nuclear. As interações envolvendo nêutrons. A fissão nuclear. Exercícios.
26º Encontro 30/10
Continuação da aula anterior. As aplicações da fissão nuclear e seus problemas. Exercícios.
27º Encontro 06/11
Resolução de exercícios para a segunda prova da disciplina.
28º Encontro 09/11
Continuação da aula anterior.
29º Encontro 13/11
Segunda prova da disciplina.
30º Encontro 20/11
A fusão nuclear. A interação das partículas com a matéria. Danos por radiação. Os detetores de radiação. Usos da radiação. Introdução à física das partículas.
31º Encontro 23/11
As forças da natureza, seus campos e partículas. As antipartículas. Os mésons: o início da física das partículas. A classificação das partículas. As leis de conservação. Exercícios.
32º Encontro 27/11
Continuação da aula anterior. A estranheza. Produção e medição das propriedades das partículas. A descoberta dos padrões em partículas. Os quarks. Exercícios.
33º Encontro 29/11 (Aula extra 2h)
Revisão da segunda prova da disciplina. Exercícios.
34º Encontro 30/11
Os quarks - parte II. A carga de cor. Exercícios.
35º Encontro 04/12
O modelo padrão. A física de partículas e a conexão cósmica. A radiação cósmica de fundo e a lei de Hubble. Exercícios.
36º Encontro 07/12
Terceira prova da disciplina.
37º Encontro 11/12
Apresentação dos trabalhos da disciplina.
38º Encontro 13/12
Prova de recuperação da disciplina.
