G1031448 - Física Nuclear (Materias optativas) - Curso 2013/2014
Información
- Créditos ECTS
- Créditos ECTS: 4.50
- Total: 4.5
- Horas ECTS
- Clase Expositiva: 18.00
- Clase Interactiva Seminario: 18.00
- Horas de Titorías: 2.25
- Total: 38.25
Outros Datos
- Tipo: Materia Ordinaria Grao RD 1393/2007
- Departamentos: Física de Partículas
- Áreas: Física Atómica, Molecular e Nuclear
- Centro: Facultade de Física
- Convocatoria: 2º Semestre de Titulacións de Grao/Máster
- Docencia e Matrícula: null
Profesores
| Nome | Coordinador |
|---|---|
| BENLLIURE ANAYA, JOSE FERNANDO. | SI |
Horarios
| Nome | Tipo Grupo | Tipo Docencia | Horario Clase | Horario exames |
|---|---|---|---|---|
| Grupo /CLE_01 | Ordinario | Clase Expositiva | SI | SI |
| Grupo /CLIS_01 | Ordinario | Clase Interactiva Seminario | SI | NON |
| Grupo /TI-ECTS01 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
| Grupo /TI-ECTS02 | Ordinario | Horas de Titorías | NON | NON |
Programa
Existen programas da materia para os seguintes idiomas:
Obxectivos da materia
O obxectivo desta materia é dar unha visión global sobre a Física Nuclear actual. A dificultade que entraña a descrición dun sistema de moitos corpos ligados por unha interacción pouco coñecida fai que os maiores avances que esta ciencia rexistrou ultimamente teñan principalmente un carácter experimental. Non obstante, o rápido incremento da memoria e do poder de cálculo dos ordenadores está permitindo hoxe en día verificacións dos modelos nucleares, que ata fai pouco tempo non eran imaxinables.
A nivel experimental, o desenvolvemento dos aceleradores e o das técnicas de detección coñeceron avances espectaculares que están permitindo a produción e estudo de núcleos non estables. Con estas novas técnicas experimentais, hoxe en día sabemos producir feixes intensos de todo tipo de ións non estables, cubrindo un amplo rango de enerxías. Estes feixes de ións permiten explorar as tres dimensións que caracterizan a materia nuclear: o isospín, o espín e a enerxía de excitación. Ao mesmo tempo, os detectores actuais permítennos realizar estudos espectroscópicos cunha grande aceptancia e resolución, medidas das propiedades nucleares macroscópicas de gran precisión ou investigar a dinámica da materia nuclear utilizando dispositivos que permiten medidas cinematicamente completas.
Neste sentido, o enfoque que se propón para esta materia será predominantemente experimental. Esta elección tamén está xustificada polo alto contido teórico que ten a especialidade de Física de Partículas que se imparte na Universidade de Santiago de Compostela. Preténdese que neste curso o alumno non só adquira unha visión xeral sobre as principais liñas de investigación actuais en Física Nuclear, senón que tamén coñeza as principais técnicas de estudo e medida das propiedades nucleares. Este coñecemento adquirirase, primeiro, ao longo das clases teóricas que se impartirán e, posteriormente, mediante a realización dun traballo de avaliación sobre algún dos experimentos máis relevantes que se realizaron en Física Nuclear durante os últimos anos.
Contidos
O temario da materia está dividido en catro grandes bloques. No primeiro, preténdese que o alumno afonde no estudo dos mecanismos de reacción que están na base da maioría de técnicas experimentais que se utilizan en Física Nuclear. Para iso, estudaranse os diferentes tipos de reaccións nucleares que existen, facendo fincapé na súa aplicación en diferentes temas de investigación. En concreto, estudaranse os mecanismos de reacción que poden utilizarse para producir núcleos non estables, xa que tanto a súa produción como o seu estudo constitúen un dos grandes piares da Física Nuclear experimental actual.
O segundo bloque da materia está dedicado ao estudo dos modelos nucleares que explican a estrutura dos núcleos. Tras repasar o modelo extremo de partícula independente, introducirase o modelo de Nilsson para explicar a estrutura de núcleos deformados. Finalmente, discutiranse os modelos colectivos nucleares.
O terceiro bloque presenta os principais temas de investigación actuais en Física Nuclear. Neste sentido, esta parte do temario subdivídese en tres grandes apartados: estrutura nuclear lonxe da estabilidade, dinámica da materia nuclear excitada e astrofísica nuclear. No primeiro destes apartados farase un fincapé especial no avance que supuxo a produción de feixes de núcleos non estables no estudo da estrutura nuclear. No segundo apartado discutiranse os principais avances obtidos no estudo da materia nuclear excitada e, máis concretamente, na caracterización da ecuación de estado da materia nuclear e a posta en evidencia da transición de fase entre a materia nuclear e a materia hadrónica a partir do estudo da multifragmentación nuclear. Estes dous grandes temas de investigación serán complementados por un tema sobre astrofísica nuclear. Neste tema describiranse os procesos de nucleosíntese e evolución estelar, a partir das reaccións nucleares que os gobernan.
A última parte da materia dedicarase a discutir os principais avances obtidos no estudo dos hadróns no medio nuclear. Tras repasar a problemática da forza nuclear, describiranse as principais liñas de investigación relacionadas co estudo da estrutura dos hadróns e a transición ao plasma de quarks e gluóns, prestando especial atención ás experiencias de verificación de QCD e as súas implicacións na definición da interacción nuclear.
Bibliografía básica e complementaria
Bibliografía básica:
- G.R. Satchler, Introduction to nuclear reactions
- P.E. Hodgson, Introductory Nuclear Physics
- A.J. Cole, Statistical models for nuclear decay
- K. Heyde, Basic ideas and concepts in Nuclear Physics
- P.N. Poenaru, Experimental techniques in Nuclear Physics
Bibliografía complementaria
- R.F. Casten, Nuclear Structure from a simple prespective
- N.A. Jelley, Fundamentals of nuclear physics
- N. Poenaru, Nuclear decay modes
- W. Greiner y R.K. Gupta, Heavy elements and related new phenomena
- C. Rolfs, Cauldrons in the Cosmos
Competencias
Esta materia enmárcase dentro da especialidade de Física de Partículas da licenciatura de Física impartida pola Universidade de Santiago de Compostela. En concreto, esta materia considérase como a continuación natural da materia de Física Nuclear e de Partículas, que se imparte en 4 curso. Por iso, considéranse asimilados todos os conceptos básicos de Física Nuclear introducidos neste primeiro curso.
Á parte deste requisito, considéranse fundamentais moitas das materias obrigatorias da licenciatura, entre as cales destacaremos as materias de Mecánica Cuántica e Técnicas Experimentais Avanzadas, é necesario que os alumnos estean cursando as materias da orientación de Física de Partículas. Dentro destas, destacaremos Mecánica Cuántica Avanzada, Aceleradores e Detectores e Física de Partículas I e II.
Metodoloxía da ensinanza
A metodoloxía proposta para impartir esta materia está determinada polo feito de que se trata dunha materia optativa da licenciatura de Física, inda que obrigatoria da especialidade de Física de Partículas. Isto implica, por un lado, que o número de matriculacións é relativamente reducido, 15 alumnos de media nos últimos años, e, por outro, que moitos dos alumnos matriculados teñen un interese especial na materia. Estes factores permiten utilizar técnicas docentes nas que se potencia a relación profesor-alumno e que intenten espertar o interese do alumno pola materia.
En concreto, inda que se sigan recorrendo ás clases de teoría, inténtase que a participación do alumno sexa importante. Do mesmo modo, o temario da materia intenta dar unha imaxe o máis fiel posible da Física Nuclear actual e as súas principais liñas de investigación. Todo iso tamén se consegue recorrendo aos seminarios especializados impartidos por investigadores invitados. Nesta materia recórrese menos ás clases de exercicios tradicionais e no seu lugar propóñenselles aos alumnos exercicios relativamente longos ou complexos, que van resolvendo eles mesmos ao longo do curso e cuxa resolución poden presentar ao resto da clase.
Sistema de evaluación
O carácter desta materia tamén permite recorrer a técnicas de avaliación máis innovadoras. Como xa comentamos, un dos elementos clave da materia é a realización de traballos relacionados con algúns dos experimentos máis relevantes realizados ultimamente en Física Nuclear. Estes traballos permitirán que os alumnos teñan unha visión o máis realista posible da investigación experimental en Física Nuclear.
Estes traballos levan implícitos tres tarefas que se describen a continuación.
- Estudo bibliográfico do tema proposto ao alumno. Para iso proporcionaránselle as referencias bibliográficas básicas a partir das que pode seguir afondando. Á parte do uso da biblioteca, potenciarase o uso de internet.
- Comprensión do dispositivo experimental utilizado e a natureza das medidas realizadas. O alumno debe ser capaz de entender cómo e porqué se realizaron as medidas.
- Aplicación dun modelo teórico que intenta explicar as medidas realizadas. Na maioría dos casos a aplicación dos modelos require recorrer a cálculos baseados en métodos numéricos e, por tanto, á utilización de ordenadores.
A avaliación dos alumnos basearase na exposición oral dos traballos realizados. Na exposición os alumnos poderán utilizar o material gráfico ou de apoio que requiran oportuno e deberán responder as preguntas do profesor relacionadas co traballo presentado e que teñan implicacións no temario estudado nas clases teóricas do curso. Dado o seu interese, a asistencia ás exposicións considerarase dentro do tempo lectivo da materia e será obrigatoria para todos os alumnos. Na parte final da descrición do temario desta materia, descríbense dez exemplos de traballos de avaliación propostos aos alumnos.
Tempo de estudo e traballo persoal
Horas presenciais: 45 horas
Horas non presenciais: 45 horas
Horas de avaliación: 1 hora
Total volume de traballo: 91 horas
Recomendacións para o estudo da materia
Debido a que a avaliación do alumno se basea na realización dun traballo sobre un tema específico do temario da materia, recoméndase a asistencia á clase de tal forma que se poida garantir que o alumno asimilou todos os conceptos incluídos no temario.