Programa-nuclear

SEMINARIO DE FÍSICA NUCLEAR

Mecánica Cuántica II, Experimentos Cuánticos II, Mecánica Estadística.

Resumen de contenidos de la materia optativa Seminarios de Fisica Nuclear:

• Puntos relevantes: el núcleo atómico como sistema complejo, relaciones de escalas hadrónicas y nucleares.
• Energías de ligadura, saturación de las fuerzas nucleares, mesones mediadores, campo medio automantenido.
• Excitaciones elementales del núcleo, clasificación y simetrías, comparación entre los espectros nucleares y hadrónicos.
• Naturaleza no perturbativa del problema nuclear de muchos cuerpos.
• Fuerzas nucleares y su relación con las interacciones a nivel hadrónico (QCD no perturbativa).

Campos de aplicación: estudios conceptuales del núcelo atómico, conexiones entre la física hadrónica y la física nuclear, interacciones electrodébiles en núcleos, física de neutrinos y sus aplicaciones astrofísicas.

• Destinatarios: alumnos de las carreras de física y astronomía que tengan interés en la interfase entre ambas orientaciones (interfase amplia: va desde cosmología hasta modelos de evolución de supernovas).
• Destinatarios: alumnos de la carrera de física, que tengan interés en métodos no perturbativos en teoría de campos.

Propiedades básicas del núcleo
- Masa del núcleo, número de neutrones y protones, escalas de masa
- Energía de ligadura, energía de separación, fórmula de masas

Estabilidad nuclear
- Variaciones de carga y masa
- Fisión nuclear, fisibilidad, barreras coulombianas y barreras de fisión

Propiedades promedio de las interacciones nucleares
- Gas de fermiones, energía cinética media, energía potencial media, libre camino medio del nucleón, efecto Ramsauer-Townsend nuclear, densidad media nuclear, efectos de volumen y superficie

Simetrías fundamentales y sus representaciones
- Invariancia rotacional
- Inversión temporal
- Isospin
 

Estructura del nucleón
- Breve introducción a QCD
- Grados de libertad de quarks y gluones
- Desde el nucleón al núcleo: Problemas abiertos
 

Interacción entre nucleones
- Nociones históricas (Yukawa)
- Rango de las interacciones
- Bosones mediadores
- Relación con el regimen no-perturbativo de QCD
- QCD en la red: revisión de resultados y problemas abiertos
 

Potencial nuclear central
- Potencial de Reid
- Potencial de Bonn
- Potencial de Argonne
- Potencial de Paris
- El deuterón
 

Fuerzas efectivas entre nucleones
- Núcleos de capas abiertas y cerradas, rango de validez de los potenciales
- Aproximaciones dependientes de la densidad
- Esquemas de niveles nucleares
- Núcleos de capa cerrada
- Núcleos de capa abierta
 

Modelo Nuclear de capas
- Efectos debidos al acoplamiento spin-órbita
- Sistemática de momentos magnéticos
- Sistemática de momentos cuadrupolares eléctricos
- Sistemática de ocupaciones de partícula independiente
- Momentos monopolares e interacciones de pares de nucleones
- Fuerzas residuales y métodos de diagonalización
 

Modelos nucleares colectivos
- Modelo de la gota líquida
- Vibraciones y rotaciones nucleares
- Aproximación de campo medio, método de Hartree-Fock
- Superfluidez y superconductividad nuclear, Hartree-Fock Bogoliubov.
- Interacción de apareamiento en el regimen deformado (BCS) y esferico (vibraciones de apareamiento)
- Teoría de linealización: a)Tamm-Dancoff
- Teoría de linealización: b)RPA
- Bosones interactuantes: IBA
 

Transiciones nucleares y modos de decaimiento
- Excitación coulombiana, transiciones inducidas y espontáneas, órdenes de magnitud para vidas medias y energías
- Transiciones electromagnéticas, operadores de transición, unidades de partícula independiente
- Decaimientos electrodébiles, estabilidad β, valores de log − ft y vidas medias
- Emisión α, barreras y estados resonantes

Dispersión
- Teoria de la dispersión. Dispersion inelástica y elástica de nucleones por núcleos
- Transferencia de partículas
- Relación entre procesos de dispersión y modos de decaimiento
 

Aplicaciones y perspectivas
Se presentarán estos temas a elección de los estudiantes, para confeccionar con ellos un trabajo de recopilación.
- Sistemas extendidos de materia nuclear y hadrónica: formulación lagrangiana, método de Skyrme.
- Astrofísica nuclear: nucleosíntesis primordial, procesos rápidos, captura de neutrones
- Energética nuclear: principio de funcionamiento de reactores de fisión y fusión
- Fronteras con la física de partículas

- Medicina nuclear: radiaciones, microdosis y aceleradores nucleares en aplicaciones médicas

- Introduction to particle and nuclear physics. E. Predazzi, Pergamon Press