IPFN

Cátedra

Introducción a Partículas, Física Nuclear y Dosimetría

• César Proetto, Teoría de Sólidos, interno 5203, proetto@cab.cnea.gov.ar.
• Leandro Da Rold, Teoría de Partículas, interno 5151/5159 ext 37, daroldl@cab.cnea.gov.ar
• Manuel Gonzalez, Laboratorio Bajas Temperaturas, interno 5963, manuel.gonzalez@ib.edu.ar
• Rodrigo Cárdenas.

Introducción a Física de Partículas

• Leandro Da Rold, Teoría de Partículas, interno 5151/5159 ext 37, daroldl@cab.cnea.gov.ar

Dosimetría

• Darío Sanz, Física Médica, interno 5153, dsanz@fuesmen.edu.ar

Laboratorios

• Mariano Gómez Berisso, Laboratorio Bajas Temperaturas, interno 5384, berisso@cab.cnea.gov.ar

Programa de la materia y bibliografía

Conceptos básicos de Física Nuclear

Neutrones, protones y electrones. Escalas de energía, definiciones de mecánica relativista. Masa nuclear. Energía de ligadura. Exceso de masa. Fórmula de Weiszäcker. Modelo de la gota líquida. Modelo de la gota líquida. Fórmula semiempírica de la masa. Predicciones y limitaciones de la FSM. Estabilidad de una estrella neutrónica. Modelo de gas de Fermi degenerado. Fuerzas nucleares. Estudio del deuterón.

Modelo de capas

Pozo cuadrado. Oscilador armónico. Acoplamiento spin-órbita. Modelo de capas para neutrones y protones. Momento angular y paridad de los núcleos. Determinación del estado fundamental. Caso impar-impar: reglas de Nordheim. Modelo colectivo. Estados rotacionales y vibracionales.

Radiactividad

Ley de desintegración radiactiva. Actividad. Período de semidesintegración, vida media. Unidades. Fechado radiactivo.

Radiación gamma

Balance de energía. Probabilidad de decaimiento. Aproximación dipolar eléctrica. Momentos dipolares eléctricos y magnéticos. Reglas de selección. Expresiones de Weisskopff. Conversión interna. Estados isoméricos. Correlaciones angulares.

Decaimiento beta

Casos par-par e impar-impar. Balances de energía. Captura electrónica. Decaimiento del neutrón. Teoría del decaimiento beta. Probabilidad de decaimiento por unidad de tiempo. Transiciones beta. Reglas de selección de Fermi y Gamow-Teller. Clasificación según el logaritmo de ’fT’.

Decaimiento alfa

Balance de energía. Constante de decaimiento. Modelo de barrera de potencial. Energética de la formación de partículas alfa. Factor de impedimento.

Reacciones nucleares

Tipos de reacción. Formación de núcleo compuesto. Canales de decaimiento. Fórmula de Breit-Wigner. Reacciones neutrón-gamma. Aplicación a física de partículas. Fisión nuclear. Procesos rápidos y lentos. Fisión espontánea e inducida. Fisión del uranio-235 y el uranio 238. Reactores nucleares.

Interacción de la radiación con la materia

Partículas cargadas. Pérdida de energía. Poder de frenamiento. Fórmula de Bethe. Pérdidas por radiación. Interacción de la radiación gamma con la materia. Efecto Compton. Efecto fotoeléctrico. Creación de pares.

Cronograma

Clases

• Lunes y Miércoles: 14:30 a 18:30 hs

• Febrero y Marzo: Física Núclear
• Abril y Mayo: Partículas // Dosimetría

Bibliografía

General

• Ashok Das y Thomas Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics (Versión djvu).

Nuclear

• E. B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physicists (Versión pdf)
• K. Heyde, Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics (Versión djvu)
• John S. Lilley, Nuclear physics: principles and applications (Versión pdf)
• Walter Meyerhof, Elements of Nuclear Physics
• M. G. Bowler, Nuclear Physics
• W. E. Burcham, Elements of Nuclear Physics
• Hans Bethe y Philip Morrison, Elementary Nuclear Theory
• L. R. B. Elton, Introductory Nuclear Theory
• Haro Von Buttlar, Nuclear Physics, an Introduction

Partículas

• David Griffiths, Introduction to Elementary Particles (Versión djvu).
• I.R. Kenyon, Elementary Particle Physics
• Donald Perkins, Introduction to High Energy Physics (Versión djvu).
• Sakurai, Advanced Quantum Mechanics
• Bjorken y Drell, Relativistic Quantum Mechanics
• Aitchison y Hey, Gauge theories in particle physics
• Halzen y Martin, Quarks and Leptons, and Introductory Course in Modern Particle Physics (Versión djvu).
• Das y Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics (Versión djvu)

Dosimetría

• F. H. Attix, Introduction to Radiological Physics and Radiation Dosimetry (Versión pdf).
• E. B. Podgorsak, Radiation Oncology Physics, A Handbook for Teachers and Students (Versión pdf).
• E. B. Podgorsak, Radiation Physics for Medical Physicists (Versión pdf).
• I. P. Herman, Physics of the Human Body (Versión pdf).

Experimental

• Glenn F. Knoll, Radiation Detection and Measurement (Versión djvu).
• Leo, Techniques in Nuclear and Particle Physics Experiments

Laboratorios

• Laboratorios 2017

Material auxiliar

Algunas aplicaciones útiles para Android

Nuclear wallet cards: el librito azul con las tablas de exceso de masa en su versión para Android	Isotope Browser: la tabla de nuclidos que esta en todas las paredes de IB en su versión para Android

Algunos notas de lo dado en clase

• Nota sobre: Sección eficaz y camino libre medio, por Germán Malfatti.
• Nota sobre: Efecto Compton, por Javier Dawidowski.
• Nota sobre: Efecto fotoeléctrico y creación de pares, por Javier Dawidowski.-->
• Nota sobre: Fórmula semiempírica de la masa, por Javier Dawidowski.
• Nota sobre: Modelo de capas, por Javier Dawidowski.
• Nota sobre: Decaimiento gamma, por Javier Dawidowski.
• Nota sobre: Aceleradores y detectores, por Hernán Asorey.
• Nota sobre: Dosímetros Integradores, por Pablo Andrés.

Radioprotección

• Apuntes de radio protección de S. Suarez (Versión pdf).
• Un valor para tener en cuenta: la dosis equivalente a comer una banana debida al ⁴⁰K

Tablas de nucleidos

• Tabla de núcleos (seleccionar el enlace "Carta de nucleídos"), por José Ignacio Marquez Damian
• Pocketbook of Data for Nuclear Engineers (lista para imprmir en formato A4, A5, y A6) por José Ignacio Marquez Damian
• WWW Table of Radioactive Isotopes (muy completo!)
• Nuclear wallet cards el librito azul con las tablas de exceso de masa, ahora tambien para Android!
• Calculadora para la fórmula semiempírica de la masa

Tablas de partículas

• Particle Data Group pdg.lbl.gov
  • Live edition, pdglive.lbl.gov/Viewer.action
  • Pedir versiones impresas (recomendamos pedir sólo el booklet, ¡no hace falta el libro completo!) pdg.lbl.gov/pdgprod/PdgOrderingSystem/
• Review of Particle Physics (2015)
• PDG Booklet - Last Edition (2014)
• PDG Booklet (2012)

Constantes físicas

• Constantes físicas y unidades naturales

IAEA Gamma sources datasheet

• Datasheet

Miscelánea

• Coeficientes de Clebsch-Gordan (by Wikipedia)

Decaimiento Gamma

• Estimaciones de Weisskopf
  

Llamando Q a la energía expresada en MeV para un decaimiento Gamma con multipolaridad l, la tasa lambda de decaimientos, expresada en unidades de 1/seg según las estimaciones de Weisskopf, están dadas por las siguientes expresiones:

donde los C_El y C_Ml valen: