TEMA 1 INTRODUCCIN' CONCEPTOS BSICOS

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TEMA 1 INTRODUCCIÓN. CONCEPTOS BÁSICOS

• CONTENIDOS
• Breve introducción histórica.
• Átomos, electrones y núcleos.
• Quarks y leptones.
• Interacciones fundamentales.
• Escala de las fuerzas y distancias subatómicas.
• Unidades de Física Nuclear y de Partículas.
• Repaso de procesos de dispersión y secciones
  eficaces.

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BREVE INTRODUCCIÓN HISTÓRICA

• Algunos de los acontecimientos más importantes
  en la historia de la física nuclear han sido

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ÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOS

• DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS COSAS?

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ÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOS
Tabla de los Elementos
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ÁTOMOS, ELECTRONES Y NÚCLEOS
TABLA DE ISÓTOPOS
Protones
Neutrones
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COMPONENTES DE LOS NÚCLEOS

• Los núcleos están formados por protones y
  neutrones.
• NOTACIÓN Un núcleo atómico viene descrito por

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QUARKS Y LEPTONES

• Toda la materia está formada a partir de
  combinaciones de tan solo 12 fermiones (espín ½)
  (6 quarks y 6 leptones).
• Los quarks no existen como partículas libres
  (propiedad de confinamiento). Se agrupan en
  ternas para formar los bariones (p,n,?,S,?,O...)
  o en parejas para formar los mesones (p,?,?0,?,?
  ...). Mesones y bariones se denominan hadrones.
• Leptones y quarks interaccionan entre sí a través
  del intercambio de bosones (espín entero).

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INTERACCIONES FUNDAMENTALES
LAS 4 INTERACCIONES DE LA NATURALEZA
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INTERACCIONES FUNDAMENTALES
LAS 4 INTERACCIONES DE LA NATURALEZA
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ESCALA DE LAS FUERZAS Y DISTANCIAS SUBATÓMICAS

• Del mismo modo que en física atómica se trabaja
  con energías del orden del eV y con distancias
  del orden del Angstrom (10-10m), en física
  nuclear se suele trabajar con energías de MeV y
  distancias de fermis (1 fm 10-15 m). En general
  existe en torno a un factor 105 entre la física
  atómica y la nuclear.
• Es útil recordar en los cálculos el valor del
  producto de las constantes (h/2?)c 1973
  eVAngstrom (ATÓMICA)
• (h/2?)c 197.3 MeVfm
  (NUCLEAR)

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UNIDADES DE FÍSICA NUCLEARY DE PARTÍCULAS

• A continuación figuran algunas constantes y
  parámetros típicos que se emplean en física
  nuclear

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UNIDADES DE FÍSICA NUCLEARY DE PARTÍCULAS
SISTEMA DE UNIDADES NATURALES
Hemos usado la relación Emc2 y tomado c 1,
para expresar las masas en unidades de energía.
Para pasar al sistema internacional (esto es, a
gramos), podemos hacer MeV eV 106 J
1.610-19 106 1.610-13 J Para el
protón, por ejemplo 938.3 MeV 1.50110-10J ?mP
rotón 1.50110-10J / c(m/s)2 1.50110-10J /
(2.998 108)2(m/s)2 1.6710-27 g
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REPASO DE PROCESOS DE DISPERSIÓNY SECCIONES
EFICACES

• Sección eficaz para la dispersión
• Consideremos un haz uniforme de partículas
  cargadas, todas con la misma masa y energía que
  inciden sobre un centro de fuerzas, por ejemplo,
  un núcleo.
• El haz incidente está caracterizado por su
  intensidad o flujo I, que mide el número de
  partículas que atraviesan el área normal al haz
  en la unidad de tiempo. La dirección final de
  cada partícula del haz será diferente debido a la
  dispersión por el núcleo.
• Se denomina sección eficaz para la dispersión
  s(F) al número de partículas dispersadas en el
  ángulo sólido dW por unidad de tiempo, dividido
  entre la intensidad incidente.

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REPASO DE PROCESOS DE DISPERSIÓNY SECCIONES
EFICACES
La sección eficaz diferencial para la dispersión
elástica de electrones relativistas fue obtenida
por Mott

• Hipótesis supuestas
• La carga eléctrica nuclear es puntual
• El espín nuclear es cero
• No existe retroceso nuclear
• Para núcleos no puntuales y densidad ?( r) con
  simetría esférica