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Universidad Central de Venezuela
| FÍSICA NUCLEAR I |
Universidad Central de Venezuela
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Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos, Centro de Resonancia Magnética y Departamento de Física, Escuela de Física Universidad Central de Venezuela Dirección electrónica: rmartin@fisica.ciens.ucv.ve [©Rafael Martín Landrove, 1999] Recuento histórico. Objetivos de la física nuclear. Comparación con los objetivos a perseguir en materia condensada y física de partículas. Tamaño y masa del núcleo atómico. Fuerzas nucleares y energías de separación. Energía de separación para neutrones. Números mágicos. Fuerzas de Coulomb y núcleos espejo. Simetría de carga e independencia de carga. Espín isotópico. Propiedades de los espectros nucleares. Forma de los núcleos y dispersión de electrones: Excitación electromagnética elástica e inelástica. Radios nucleares y distribuciones de carga. 2. Interacción Nucleón-Nucleón El deuterón y dispersión nucleón-nucleón. Potenciales separables. Construcción de la interacción nucleón-nucleón más general, basada en simetrías. Dispersión protón-protón. Potencial de intercambio de un pión (OPEP: One pion exchange potential). Potenciales fenomenológicos: Hamada-Johnston y Yale. Momentos magnéticos dipolares. Captura térmica n-p y formación del deuterón. Fuerza nuclear mediada por mesones: Hadrodinámica cuántica. 3. El Núcleo como un Gas de Fermi Modelo del gas de Fermi. Fómula de masa de Weizsäcker para el estado fundamental. Densidades de una y dos partículas. Papel de la energía coulombiana en el modelo del gas de Fermi. Interacción nucleón-nucleón y estabilidad nuclear. Movimiento de Fermi y su confirmación experimental directa: Dispersión cuasi-elástica de electrones. 4. Materia Nuclear Modelo y aproximación de partícula independiente. Breve introducción a segunda cuantización. Segunda cuantización de bosones y fermiones. Operadores de una, dos y muchas partículas. Evaluación de elementos de matriz. Formalismo partícula-hueco. Principio variacional. Teorías de campo medio. Ecuaciones de Hartree y Hartree-Fock. Determinante de Slater y permanentes. Modelo y aproximación del par independiente de partículas: Teoría de Brueckner y ecuación de Bethe-Goldstone. Soluciones de la ecuación de Bethe-Goldstone. Teoría del operador G. Distancia de recuperación (healing distance) para dos partículas. Interacciones realistas. Efecto de corazón duro (hard core). 5. Modelo de Partícula Independiente para Núcleos Finitos El modelo de capas nuclear. Potenciales centrales a considerar: Pozo infinito, oscilador armónico y Woods-Saxon. Pruebas experimentales del modelo de capas: Números mágicos, espín del estado fundamental de núcleos impares, isomerismo, efectos de capas casi cerradas, reacciones (e,e´p), momentos magnéticos del estado fundamental (líneas de Schmidt) y momento cuadrupolar eléctrico. Teoría de campos autoconsistentes para núcleos finitos: Método y aproximación de Hartree y de Hartree-Fock. Movimiento del centro de masa y estados espúreos. Formulación de matriz densidad. Formulaciones alternativas e interacciones de tres cuerpos. Fuerzas de Skyrme. 6. Modelo de Capas con Interacciones Clasificación de los estados. Dos partículas fuera de capas cerradas. Equivalencia de protones y neutrones a través del formalismo de isospín. Hamiltonianos independientes de espín. Esquemas de acoplamiento. Acoplamiento L-S. Interacción-d. Configuraciones partícula-hueco. Configuraciones con más de dos partículas. Coeficientes de fractional parentage. Mezcla de configuraciones. Momentos elétricos y magnéticos y probabilidades de transición. 7. Modelos Colectivos Nucleares I: Modelos rotacionales Observación de estados rotacionales en núcleos deformados. El rotor rígido. El rotor simétrico y asimétrico. Ocurrencia de movimiento colectivo rotacional en sistemas cuánticos. Simetrías de deformación. Grados de libertad rotacionales. Espectros de energía y relaciones de intensidad para núcleos axialmente simétricos. Acoplamiento entre movimientos rotacionales e intrínsecos para núcleos axialmente simétricos. Modelo partícula-rotor. Estados estacionarios de una partícula en un potencial esferoidal. Clasifiación de espectros de A impar. Rotor de dos partículas. Trompo simétrico. Modelo rotacional unificado. Correlaciones. 8. Modelos Colectivos Nucleares II: Modelos vibracionales Observación de estados vibracionales. Modelo colectivo vibracional. Deformaciones de la superficie nuclear. Parametrización. Tipos de deformaciones multipolares. Deformaciones cuadrupolares. Simetrías del espacio colectivo. Vibraciones de la superficie. Gota líquida clásica. El oscilador armónico cuadrupolar. El operador momentum angular colectivo. El operador cuadrupolar colectivo. El espectro vibracional cuadrupolar. Espectros, momentos y probabilidades de transición en el modelo vibracional. Reglas de suma. Acoplamiento partícula-vibrador. Anarmonicidad en el movimiento vibracional. Vibraciones de núcleos deformados. Oscilaciones compresionales. Resonancia dipolar gigante. Modelo Goldhaber-Teller. El modelo rotacional-vibracional. Problema clásico y cuántico. Efectos de paridad sobre el momento de inercia. Modelo de Nilsson. Hamiltoniano de Bohr. 9. Modelos Colectivos Nucleares III: Formación de racimos y modelo unificado del núcleo Formación de racimos de partículas (clustering) alfa y desintegración alfa. Formación de racimos y agregados como subsistemas en el núcleo. Teoría unificada del núcleo. Teoría semiclásica de la desintegración alfa. Sistemática de la desintegración alfa y su espectroscopía. |
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