Física Nuclear

Objectivos

Pretende-se que os alunos complementem a sua formação através da familiarização com a constituição e estrutura do núcleo atómico, as propriedades e interacções mútuas entre nucleões, e o modo como a sua organização determina as propriedades dos núcleos. Pretende-se que os alunos se familiarizem com a radioactividade como fenómeno nuclear, e as suas aplicações. Pretende-se complementar e alargar a formação dos estudantes a áreas de importância técnica, tecnológica e científica, em particular nas aplicações médicas, e na caracterização e estudo de materiais. Do ponto de vista experimental laboratorial tem-se por objectivo familiarizar os alunos com os conceitos, a prática e os equipamentos de espectrometria nuclear, nomeadamente IGNOREes e detectores de radiação, electrónica de processamento e aquisição de dados.

Caracterização geral

Código

1525

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus

Horas

Semanais - 4

Totais - 56

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Noções elementares de Cálculo matemático;
Noções elementares de Mecânica Quântica;
Noções elementares de Electromagnetismo;
Noções elementares de Física Atómica.

Bibliografia

Introductory Nuclear Physics – Kenneth S. Krane, John Wiley & Sons, New York (1988), ISBN 0-471-85914-1

Nuclear Physics – Principles and Applications, John S. Lilley, John Wiley & Sons, New York (2005), ISBN 0-471-97936-8 

Radiation Detection and Measurement, 3rd ed. – Glenn F. Knoll, John Wiley & Sons, New York (2000), ISBN 0-471-07338-5

Física Nuclear – Theo Mayer-Kuckuk, ed. Calouste Gulbenkian, Lisboa (1979), ISBN 972-31-0598-5

Introdução à Física Atómica e Nuclear, Vol. II – L. Salgueiro e J.G. Ferreira, ed. Univ. Lisboa (1975).

Método de ensino

Avaliação Contínua com componente teórica (2 testes e/ou 1 exame) e componente prática (5 trabalhos de laboratório em grupo de 2/3 alunos + exame individual). 

Método de avaliação

Artigo 1º – Modo de avaliação de conhecimentos

De acordo com as Regulamento de Avaliação da FCT (Aprovado pelo Conselho Executivo em 15 de Fevereiro de 2013 e revisto em 20 de Janeiro de 2015) a avaliação em “Física Nuclear” enquadra-se no tipo Avaliação Contínua.

Artigo 2º – Componente Teórica

1. A classificação da componente teórica (NT) é a média aritmética arredondada às décimas das classificações obtidas nos 2 testes (a classificação de cada teste é arredondada às décimas) ou a classificação do exame final arredondada às décimas.
2. Os estudantes que obtenham uma classificação NT igual ou superior a 9,5 valores obtêm aprovação na componente teórica.
3. A aprovação à unidade curricular exige aprovação na componente teórica.

Artigo 3º – Testes e Exame

1. Cada teste incidirá sobre toda a matéria lecionada nas aulas teóricas até à aula anterior ao teste.
2. Os testes são realizados sem consulta, mas terão um formulário incluído no enunciado do teste.
3. Apesar de a avaliação nos testes não ser cumulativa, e devido à natureza dos assuntos abordados nesta Unidade Curricular, não é excluído que um elemento de avaliação se socorra de conhecimentos respeitantes à matéria avaliada em elemento(s) anterior(es).
4. Os testes realizam-se no horário das aulas teóricas, na sala onde normalmente decorrem as lições ou em sala previamente anunciada no CLIP. A inscrição via CLIP é obrigatória.
5. Exame de recurso/época especial. A classificação do exame substitui NT no cálculo da nota final. 
6. Os estudantes só poderão ter consigo durante a prova de avaliação:
a. Esferográfica/caneta;
b. máquina de calcular não programável;
c. Documento de identificação com fotografia.
7. Durante a realização das provas não é permitida a utilização de telemóveis 
(os quais devem estar desligados e não podem estar sobre as mesas onde é realizada a prova). 
8. Não é permitido desagrafar as folhas dos cadernos com os enunciados e com as resoluções feitas pelos estudantes na prova.
9. A prova será anulada se não forem satisfeitos os nºs 6, 7 ou 8.
10. Os estudantes que cometam fraude numa prova de avaliação (Teste ou Exame) terão a referida prova anulada, estão automaticamente reprovados na unidade curricular no presente ano letivo, e perdem a frequência caso já a tenham obtido em anos letivos anteriores, o que implica que terão que obter frequência no ano letivo seguinte.

Artigo 4º – Componente Prática

1.A frequência é obtida com a realização dos 5 trabalhos experimentais e:

a. Apresentação dos guiões preenchidos com respostas às questões e problemas neles contidos - nota de desempenho prático (NPd);

b. Respostas a questionário individual a realizar em data a anunciar - nota de conhecimento prático (NPc).

c. NP é a soma de NPc, expressa na escala de 0 a 8, com NPd, expresso na escala de 0 a 12:

NP = NPd + NPc.

2. Os estudantes que obtenham uma classificação NP igual ou superior a 9,5 valores obtêm aprovação na componente prática (frequência).


3. A frequência obtida em anos letivos anteriores é válida no corrente ano letivo.
4. A aprovação à unidade curricular exige a obtenção de frequência.


Artigo 5º – Classificação Final

1. Os estudantes com frequência que satisfaçam, simultaneamente, o nº 2 do Art. 2º, e o nº 2 do Art. 4º, obtêm aprovação na disciplina.
2. A classificação final (CF) dos estudantes é o resultado das seguintes ponderações aproximado às unidades:
CF=NT*0,6+NP*0,4.

Artigo 6º – Melhoria de Nota

1. Os estudantes que pretendam efetuar melhoria de nota devem cumprir, para esse efeito, as formalidades legais de inscrição.
2. Os estudantes que tenham obtido aprovação na Unidade Curricular no corrente ano letivo de 2018/2019, ou no ano letivo 2017/18, podem melhorar apenas a classificação da componente teórica.
3. Em qualquer dos dois casos referidos no número anterior, as classificações da componente NP obtida quer no próprio ano, quer no ano anterior, contribuem da forma prevista para a nova classificação final em caso de melhoria efetiva.
4. A nova classificação final é obtida seguindo o nº 5 do Artigo 3º, considerando a classificação do exame como a nova classificação NT e a nota NP obtida no ano letivo em que o aluno obteve aprovação na Unidade Curricular.

Artigo 7º – Trabalhadores Estudantes

1. Os estudantes são considerados como detentores do estatuto de Trabalhador Estudante (TE) se constarem como tal nas pautas no CLIP.
2. Os estudantes devem, assim que possível, comunicar o seu estatuto ao docente responsável da unidade curricular.
3. Os estudantes detentores do estatuto de Trabalhador Estudante, tal como os restantes estudantes, têm que realizar as provas de avaliação segundo o calendário previamente tornado público.

Artigo 8º – Conduta na Sala de Aula

1. Para que todos beneficiem da experiência de aprendizagem é exigido aos estudantes que respeitem as seguintes regras de conduta na sala de aula:
a. Pontualidade: Os estudantes deverão estar presentes na sala à hora de começo da aula. Os docentes impedirão a entrada dos estudantes que cheguem mais de 10 minutos atrasados;
b. Preparação das aulas e participação nas discussões: A participação ativa exige que os estudantes preparem a matéria apresentada e discutida nas aulas, e que contribuam para as discussões;
c. Os telemóveis devem permanecer desligados e guardados até ao fim da aula. Os estudantes que utilizem o telemóvel serão automaticamente convidados a sair da aula;
A utilização de computadores portáteis e outros aparelhos eletrónicos nas salas de aulas está sujeita à aprovação dos docentes.

Artigo 9º – Outros

Os estudantes quando contactarem os docentes através de mensagem eletrónica (email) devem indicar no “Assunto (Subject)” a seguinte informação: “Física Nuclear - Nome – Nº de estudante – Assunto”. Não serão respondidas mensagens eletrónicas com perguntas cuja resposta conste nos Artigos anteriores ou na página da unidade curricular no CLIP.

Conteúdo

Partículas e interacções. A interacção fraca. A interacção entre nucleões.
Momentos: angular, dipolar magnético, quadrupolar eléctrico.
Propriedades nucleares: raio nuclear, distribuição de carga e de nucleões. Massa, energia de ligação, fórmula semi-empírica de massa.
Modelo nuclear em camadas e suas previsões. Modelo de partículas independente. Referência a modelos colectivos.
Radioactividade. Tipos de declínio radioactivo. Conceitos e leis do declínio radioactivo: declínios com bifurcação; misturas de núclidos radioactivos; criação e destruição de actividade; sequência de desintegrações; equilíbrios.
Radioactividade natural. Famílias radioactivas. Referência a aplicações: datação radioactiva.
Referência a conceitos de dosimetria; considerações sobre os efeitos das radiações. Unidades de medida de radiações e dosimetria.
Declínio alfa: energética e informação experimental. O modelo teórico. Conservação do momento angular e paridade: regras de selecção. Espectrometria alfa.
Declínio beta: energética e informação experimental. O modelo de Fermi. Regras de selecção e tipos de declínio beta. Espectrometria beta.
Declínio gama: energética. Modelo clássico e quântico da radiação. Regras de selecção e conversão interna. Espectrometria gama.
Cisão Nuclear. Tipos de cisão. Energética e critérios para a cisão nuclear. Propriedades: emissão imediata de neutrões; a estabilidade dos fragmentos e emissão atrasada de neutrões.
Detecção de radiação e espectrometrias nucleares.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: