Física Nuclear I

Rodolfo (Rolo) Id Betan

idbetan@ifir-conicet.gov.arEdificio Ifir, Of. 201 (Esmeralda y Ocampo)

Tel. 4853200 Int. 487

Curso: Objetivos

Introducir las propiedades básicas

del núcleo atómico y las teorías

necesarias para explicar sus

propiedades microscópicamente.

Curso: Objetivos

Divulgar la ciencia nuclear como

ciencia de interés actual en

contraposición a ciencia vieja.

Curso: Objetivos

Preparar a aquellos que decidan

desarrollar su carrera de

investigación en el área de Física

Nuclear.

Contenidos

Origen del núcleo

Historia de la Física Nuclear

Aplicaciones

Propiedades del núcleo

Contenidos

Modelos Nucleares

Funciones de onda

Interacción residual

Teoría de momento angulares

Contenidos

Decaimiento radiactivo

Decaimiento gamma

Aproximaciones de campo

medio(Hartree-Fock. Tamm-Dancoff. Random phase)

Contenidos

Pairing en sistemas de muchas

partículas

Modelo colectivo (Bandas rotacionales.)

Teoría de dispersión (scattering

theory)

Metodología 12-14 Clases (90' + 45'):

Descripción cualitativa de la física que se estudiará esa clase (parte divulgativa y conceptual).

Desarrollo más específico del tema (parte técnica).

Trabajo en grupo para resolver algún problema específico (fijación del concepto).

Metodología

Exposición de Alumnos para aprobación curso:

Charla corta individual (aprox. 15') de un tema a elección.

El núcleo:Presentación en Sociedad

1 fm = 10^-15 m

fm=femtometer=fermi

El núcleo:Presentación en Sociedad

Los nucleones están formados por la 1ra familia de Fermiones.

Los hadrones son las partículas compuestas por quarks y sienten la fuerza fuerte.

Los leptones son las

partículas elementales

con spin ½ que no

sienten la fuerza fuerte.

El núcleo:Presentación en Sociedad

Carga del Protón: +eCarga del Neutrón: 0Spin: 1/2 Vida media del

Neutrón(fuera del núcleo): 15 minutos

Vida media del Protón: > 10^35 años

Clases de HadronesBariones: partículas compuestas de de tres quarks: protones y neutrones.

Mesones: partículas hechas de un quark y un antiquark: piones.

Bariones exóticos...

Origen de los Núcleos

¿Vos naciste de un repollo?

...yo tampoco!

Origen de los Núcleos Livianos

Origen de los Núcleos Medianos y Pesados

Tabla Periódica

Tabla de Núcleos

Aplicaciones de la Física Nuclear

Preguntas Relacionadas con la Física Nuclear

¿Cuál es el origen microscópico (QCD) de la interacción fuerte y débil?

¿Cuál es el límite de la existencia nuclear?

¿Existe la materia nuclear donde los quarks están desconfinados?

Preguntas Relacionadas con la Física Nuclear

¿Qué papel juega las reacciones nucleares en la evolución de las supernovas y las estrellas de neutrones?

La gran mayoría de la materia está concentrada en los núcleos ¿Cuánta materia ordinaria existe y de qué está hecho el resto?

Historia del Núcleo

1896: Antoine Henri Becquerel descubre la radioactividad en la sales de Uranio.

1897: Ernest Rutherford demuestra que el Uranio decae en partículas alfa y beta.

1898: Marie Sklodowska Curie y Pierre Curie aislan el Polonio y el Uranio.

1900: Max Carl Ernst Ludwig Planck desarrolla la teoría de quantización.

Historia del Núcleo

1900: Paul Villiard descubre los rayos gamma.

1911: Ernest Rutherford desarrolla el modelo atómico con el núcleo en el centro.

1912: Hans Geiger desarrolla una ley empírica que relaciona la constante de desintegración de un núcleo con la energía de la partícula alfa emitida.

Historia del Núcleo 1913: Niels Henrik David Bohr desarrolla

su teoría del átomo.

1919: Ernest Rutherfor produce la primera transmutación de laboratorio (Nitrógeno + Alfa → Hidrógeno + Oxígeno).

1925: Wolfgang Pauli introduce el principio de exclusión.

1928: George Gamow explica teóricamente el decaimiento alpha.

Historia del Núcleo 1931: Harold Urey descubre el deuterio.

1931: Robert Jemison Van De Graaff inventa su acelerador de partículas para la investigación en física nuclear.

1931: Wolfgang Pauli introduce la idea del neutrino en el decaimiento beta.

1931: Ernest Orlando Lawrence & Miton Stanley Livingston construyen el primer ciclotrón.

Historia del Núcleo 1932: James Chadwick descubre el

neutrón.

1934: Leo Szilard patenta la idea de la reacción nuclear.

1934: Enrico Fermi desarrolla la teoría del decaimiento beta.

1935:Hidek Yukawa desarrolla la teoría de la fuerza nuclear por intercambio de partículas.

Historia del Núcleo 1937: Niels Bohr desarrolla la teoría nuclear

de la gota líquida.

1942: Enrico Fermi y demás científicos del proyecto Manhattan construyen el primer reactor nuclear.

1945: 16 de Julio explosión 1ra bomba nuclear.

1948: H. Bethe & G. Gamow explican la nucleosíntesis del Big Bang.

Historia del Núcleo 1948: A. H. Snell & L. C. Miller descubren

el decaimiento del neutrón.

1949: Mayer & Jensen desarrollan el modelo de capas nuclear.

1952 Teller desarrolla la bomba de hidrógeno.

1964: Murray Gell-Mann & Georege Zweig introducen los quarks.

Historia del Núcleo

1972: Harald Fritsch & M. Gellmann introducen la Cromodinámica Cuántica.

1977: L. M. Lederman descubre el quark bottom en el Fermilab.

2002: Elemento más “pesado”: Z=118 descubierto en JINR en Dugna (Rusia).

2010: Último elemento descubierto: Z=117 (ununseptium) en JINR en Dugna (Rusia) + Oak Ridge (USA).

Año descubriento de los elementos más pesados

Z Nombre Año

116 Livermorium (Lv) 1999

115 Sin nombre 2005

114 Flerovium (Fv) 1999

113 Sin nombre 2002/2003

112 Copernicium (Cn) 1996

111 Roentgenium (Rg) 1994

110 Darmstadtium (Ds) 1994

108 Hassium (Hs) 1984

109 Meitnerium (Mt) 1982

107 Bohrium (Bh) 1981

106 Seaborgium (Sg) 1974

105 Dubnio (Db) 1970

104 Rutherfordium (Rf) 1968

Evolución de los núcleos descubiertos por año

Crédito: M. Thoennessen. ArXiv:1402.1663

Núcleos superpesados

Crédito: M. Bender, W. Nazarewicz, y P.G. Reinhard

Colores: energía ligadura en MeV

Números mágicos: ...50, 82, 126, 184

Existencia de la isla de estabilidad

La vida media aumenta con el número de neutrones, indicando una tendencia hacia la estabilidad.

Crédito: Wikipedia

Laboratorios que producen haces de iones radioactivos

● ATLAS (USA-Argonne): Argonne Tandem Linac Accelerator Systems.

● NSCL (USA-Michigan): National Superconducting Cyclotron Laboratory.

● FRIB (USA-Michigan): Facility for Rare Isotopes Beams.● RIBF-RIKEN (JAPON-Wako): Radioisotope Bean Factory.● FAIR-GSI (ALEMANIA-Darmstadt): Facilty for Antiproton and Ion

Research.● SPIRAL2-GANIL (FRANCIA): System for Producing Online

Accelerated Radioactive Ions.● ISAC-TRIUMF (CANADA-Vancouver):● RIBLL (CHINA-Lanzhou): Radioactive Ion Beam Line.● JINR (RUSIA-Dubna): Joint Institute for Nuclear Research

(miden)

Es todo por hoy,Gracias!