FISICA NUCLEAR EXPERIMENTAL

 

Objetivos

Conocer las bases experimentales de la F’sica Nuclear, en particular el dise–o de experimentos, haciendo hincapiŽ en sus fundamentos f’sicos y en las tŽcnicas de instrumentaci—n actuales. Estudiar el dise–o y los resultados experimentales de un nœmero de experimentos relevantes de los œltimos a–os. Conocer los principales modelos utilizados en el  an‡lisis de datos experimentales.

 

Contenidos

 

1. Reacciones nucleares a bajas energ’as

1.1.       Dise–o de un experimento a bajas energ’as: Aceleradores, c‡maras de reacci—n, detectores de part’culas cargadas, detectores de neutrones, detectores de radiaci—n electromagnŽtica.

1.2.       Interpretaci—n de datos mediante modelos: Modelo —ptico. Ondas Distorsionadas. Canales acoplados. Modelos semicl‡sicos.

1.3.       Medida de observables: Dispersi—n el‡stica e inel‡stica. Alto esp’n. Espectroscop’a gamma. L’nea Yrast. Nœcleos superdeformados. Resonancias moleculares.

1.4.       Fusi—n a energ’as cercanas a la barrera de Coulomb. Caracter’sticas de los datos experimentales de fusi—n sobre y bajo la barrera de Coulomb. Modelos de fusi—n sobre la barrera. Modelos de fusi—n subcoulombiana.

 

2. Nœcleos ex—ticos y superpesados.

2.1.       Nœcleos ex—ticos. Nœcleos halo. ÒDrip-linesÓ. Nœcleos ricos en protones y neutrones. Nuevos nœcleos m‡gicos.

2,2.       Experimentos de producci—n y modelos de nœcleos halo.  ISOLDE. LISE.

2.3.       Experimentos de producci—n de nœcleos ricos en protones y neutrones. Modelos de estructura nuclear cerca de las Òdrip-linesÓ. Facilidades de producci—n: SPIRAL.

2.4.       Producci—n de nœcleos transur‡nicos. La isla de estabilidad. Experimentos de producci—n de nœcleos superpesados. Los nuevos elementos. Separadores de fragmentos.

 

3. Reacciones nucleares a energ’as intermedias.

3.1.       La funci—n de respuesta nuclear sobre la energ’a de Fermi.

3.2.       Resonancias gigantes. Experimentos y modelos.

3.3.       Colisiones profundamente inel‡sticas. Temperatura nuclear. Equilibrio.  Nœcleos calientes.

3.4.       Producci—n de fotones duros en colisiones nucleares a energ’as intermedias. Producci—n de piones bajo el umbral.

3.5. Algunos experimentos: TAPS, MEDEA, INDRA, ALADIN. Obtenci—n de las respuestas de detectores mediante simulaciones de GEANT3 y GEANT4.

3.6.       Modelos de transporte para las colisiones nucleares a energ’as  intermedias.: Landau Vlasov. BUU.  Ecuaci—n de estado de la materia nuclear. Interferometr’a de part’culas.

3.7.       Dise–o de experimentos a energ’as intermedias: Triggers,  adquisici—n de datos, cadenas electr—nicas VME. Identificaci—n de part’culas por tiempo de vuelo.

 

4. Reacciones nucleares a energ’as relativistas.

4.1.       Producci—n de piones, mesones h y kaones.

4.2.       Modelos de reacciones nucleares a energ’as relativistas.

4.3.       Materia hadr—nica. Transiciones de fase de la materia nuclear.

4.4.       Propiedades de part’culas en materia nuclear. Restauraci—n de la simetr’a chiral. Producci—n de mesones vectoriales  r, w y f en materia nuclear.

4.5.    Caracter’sticas de los experimentos a energ’as relativistas: Medida de trayectorias por c‡maras de deriva y TPC, Espectr—metros magnŽticos, triggers de varios niveles, detectores RICH, calor’metros electromagnŽticos. Experimentos DLS, HADES, CERES y HELIOS.

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5. Reacciones nucleares a energ’as ultrarelativistas.

5.1.       El plasma de gluones y quarks.

5.2.       Sondas para detectar la formaci—n del plasma de gluones y quarks.

5.3.       Los datos del SPS y del RHIC. Experimentos PHENIX y STAR.

5.4.       Experimentos en el LHC: experimento ALICE. Otros programas de iones pesados.

 

6. Aplicaciones de las reacciones nucleares.

6.1.       Aplicaciones en medicina: Terapia de hadrones. PET, S’ntesis de radiois—topos.

6.2.       Aplicaciones en materiales y an‡lisis elemental: RBS, PIXE, HIXE, Radiaci—n sincrotr—n. Captura de neutrones. Aniquilaci—n de positrones.

6.3.       Aplicaciones en Astrof’sica: antimateria en el universo, radiaci—n c—smica de alta energ’a. nucleos’ntesis. Explosiones supernova.

6.4.        Quemado de residuos radiactivos. Experimento n-TOF.

 

Bibliograf’a

¥    G. R. Satchler. Introduction to Nuclear Reactions. MacMillan, 1982.

¥    G.R, Satchler. Direct Nuclear Reactions. Oxford University Press, 1981.

¥    C. Y.Wong. Introduction to High-Energy Heavy-Ion Collisions. World Scientific, 1994.

¥    S. Boffi, C. Giusti, F. D. Pacati, M. Radici. Electromagnetic Response of Atomic Nuclei. Oxford University Press, 1996.

¥    H. Feshbach. Nuclear Reactions. John Wiley, 1992.

 ¥   L, Csernai. Relativistic Heavy-ion collision..  John Wiley, 1994.

 ¥   C. E. Rolfs, W. S. Rodney. Couldrons in the Cosmos. Chicago university Press, 1988.

 

 

Metodolog’a

Clases magistrales donde se expone el nœcleo de los temas. Realizaci—n de ejercicios cuantitativos que ilustran de forma pr‡ctica los conceptos desarrollados en el curso. Discusi—n de trabajos cient’ficos publicados en relaci—n a la materia estudiada. Interpretaci—n de datos experimentales. Presentaciones con fotos de  laboratorios, equipos cient’ficos (aceleradores, espectr—metros magnŽticos, dispositivos experimentales, detectores).

 

Criterios de evaluaci—n

Prueba escrita con cuestiones cortas y ejercicios complementarios incluyendo exposiciones de art’culos cient’ficos y ejercicios con ordenador realizados durante el curso.

 

 

FISICA NUCLEAR EXPERIMENTAL

 

Descriptores

Reacciones nucleares a bajas energ’as. Fusi—n nuclear. Reacciones nucleares a energ’as intermedias. Reacciones Nucleares a energ’as relativistas. Reacciones nucleares a  energ’as ultrarelativistas.  Nœcleos ex—ticos. Nœcleos calientes. Nœcleos superpesados,  Plasma de gluones y quarks. Alto spin. Calor’metros electromagnŽticos. C‡maras de deriva y proyecci—n temporal. Detectores de part’culas. Experimentos de F’sica Nuclear. Aceleradores de part’culas.  Aplicaciones de la F’sica Nuclear.