Programa sintético

Introducción a la Física Nuclear. Historia. Conceptos fundamentales. Álgebra angular. Aproximación de campo medio. Segunda cuanficación. Modelo de capas. Decaimiento radiactivo. Teoría de dispersión. Aplicaciones y nucleosíntesis.

Características generales

La asignatura “Introducción a la Física Nuclear” tiene por finalidad complementar la formación de los estudiantes de la Licenciatura en Física en un área no contemplada en el plan de estudio: Física Nuclear. La importancia actual de la Física Nuclear queda expresada por la construcción de nuevos y grandes laboratorios en Estados Unidos, Canadá, Japón, China, Alemania y Francia. El resurgimiento del estudio de las propiedades de los núcleos se debe a su importancia en astrofísica y nuevas aplicaciones tecnológicas. Por otro lado, la proximidad con las centrales nucleares de producción eléctrica Atucha I y II y la existencia del reactor de investigación RA4 a cargo de esta Institución (FCEIA), hace necesario la existencia de una asignatura que prepare a los futuros profesionales en el área de nuclear. 

El desarrollo de cada tema de la asignatura constará de una presentación cualitativa del marco físico y teórico y luego del desarrollo del tema a través de la exposición del docente. Las clases expositivas se combinarán con talleres donde los alumnos discutirán y resolverán problemas relacionados. Los talleres consistirán en trabajos prácticos grupales donde los estudiantes utilizarán recursos numéricos y de la web suministrados por la cátedra. Alternativamente, los grupos irán contando alguno de los trabajos prácticos al resto de los estudiantes. La evaluación consistirá en la realización periódica de trabajos prácticos individuales. Al finalizar el curso se le pedirá al estudiante una monografía la cual deberá exponer en forma de seminario corto.

Contenido Temático

• Unidad 1 – Introducción

Objetivo: Presentar la Ciencia Nuclear en el contexto histórico y social.

1.1 Origen de los constituyentes del núcleo

1.2 Historia de la Física Nuclear

1.3 Laboratorios

1.4 Descripción cualitativa de la aplicaciones

• Unidad 2 – Conceptos fundamentales

Objetivo: Introducir los conceptos principales relacionados al área de la Física Nuclear.

2.1 Definiciones

2.2 Estabilidad de lo núcleos

2.3 Propiedades de los núcleos

• Unidad 3 – Álgebra angular

Objetivo: Introducir las herramientas matemáticas para el estudio de sistemas finitos con simetría esférica.

3.1 Definición de momento angular

3.2 Acople de momentos angulares

3.3 Transformación entre diferentes acoples

• Unidad 4 – Sistemas de muchos nucleones no interactuantes

Objetivo: Estudiar las propiedades de un nucleón.

4.1 Reducción del sistema de muchos cuerpos interactuantes a independiente

4.2 Definición de diferentes campos medios

4.3 Modelo de capas

• Unidad 5 – Número de ocupación

Objetivo: Introducir las herramientas matemáticas para el estudio de sistemas de muchos cuerpos.

5.1 Espacio de Fock

5.2 Operadores de creación y destrucción

5.3 Deducción del campo medio: ecuaciones de Hartree-Fock

• Unidad 6 – Sistemas de dos nucleones

Objetivo: Estudiar las propiedades de un sistema de dos protones, dos neutrones y un protón y un neutrón.

6.1 Espacio de valencia

6.2 Núcleos isobáricos

6.3 Principio de Pauli extendido

6.4 Espectro de un sistema de dos nucleones

• Unidad 7 – Decaimiento radioactivo

Objetivo: Analizar las características básicas de los decaimientos radiactivos y los efectos de la radiación ionizante en la materia.

7.1 Decaimientos beta, alfa y gamma.

7.2 Ley de decaimiento

7.3 Radiación ionizante

• Unidad 8 – Teoría de dispersión

Objetivo: Establecer la relación entre los observables experimentales y las magnitudes teóricas en un proceso de dispersión.

8.1 Sección eficaz

8.2 Potencial óptico

8.3 Resonancias

• Unidad 9 – Aplicaciones y nucleosíntesis

9.1 Datación radiactiva

9.2 Nucleosíntesis estelar

9.3 Descripción cualitativa de aplicaciones de la Física Nuclear en medicina, la industria y la producción de energía