PRIMERA PARTE: Ciclo común

FISICA MODERNA (INGENIERÍA NUCLEAR)
PRIMERA PARTE: (común a Ing. Nuclear y Mecánica)
A. RELATIVIDAD (2 clases)
La velocidad de la luz. La Transformación de Lorentz. Transformación de Lorentz
de velocidades y aceleraciones, consecuencias: contracción de longitudes,
dilatación del tiempo. Principio de la Relatividad Especial. Momento. Fuerza.
Energía. Equivalencia Masa – Energía. Ideas sobre la Teoría General de la
Relatividad.
B. INTRODUCCION A LA MECANICA CUANTICA (6 clases)
Introducción: Radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico, difracción de
electrones.
La función de onda: La hipótesis de De Broglie, relación de incerteza coordenadaimpulso.
La función de onda: Partícula libre, operadores: impulso, coordenada,
hamiltoniano, impulso angular. Ecuación de Schröedinger.
Soluciones de la ecuación de onda: Problemas estacionarios, autoestados y
autovalores. Sistemas simples: pozos de potencial unidimensionales. Partícula en
tres dimensiones: autofunciones simultáneas de operadores que conmutan.
Autofunciones de impulso angular y sus proyecciones. El átomo de hidrógeno.
Sistemas con más de tres grados de libertad, spin.
Atomos con muchos electrones. La Tabla Periódica.
C. FÍSICA NUCLEAR (8 clases)
C1. INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA
Interacción de partículas pesadas cargadas con la materia. Poder de frenamiento.
Fórmula de Bethe. Rango. Regla de Bragg-Kleeman.
Frenamiento de electrones. Scattering de Rutherford y su sección eficaz.
Fuentes de radiación electromagnética. Interacción de la radiación gamma con la
materia. Efectos Compton, fotoeléctrico y de creación de pares. Atenuación de la
radiación electromagnética. Atenuación selectiva a bajas energías.
C2. INTRODUCCION A LA FISICA NUCLEAR
Breve historia de los pasos preliminares al establecimiento del concepto moderno
del núcleo atómico. Modelos del átomo según Thomson y Rutherford. Isótopos.

Número de masa. No existencia de electrones en el núcleo. El neutrón.
Propiedades físicas del protón y neutrón. Nomenclatura y Carta de Segrè. Exceso
de neutrones.
C3. PROPIEDADES ESTÁTICAS DEL NUCLEO ATOMICO
Revisión de los conceptos y definiciones de: unidad de masa atómica, peso
atómico y número de Avogadro.
Masa: el método de los dobletes. Carga. Tamaño: métodos para medir el radio
nuclear.
Energía de unión nuclear. La curva de energía de unión por nucleón. Energía
liberada en la fusión y en la fisión.
Sistemática nuclear. Masas nucleares y estabilidad. La Carta de Segrè y
parábolas de masas para A-impar y A-par. Representación gráfica de familias
isobáricas y de reacciones nucleares.
C4. RADIACTIVIDAD
Decaimiento radiactivo. Ley de desintegración radiactiva. Constante de
decaimiento. Semiperíodo (half-life) y vida media (mean-life). Actividad. Unidades.
Mezcla de actividades independientes. Familias radiactivas naturales. Decaimiento
en cadena: equilibrio transitorio, equilibrio secular y no-equilibrio. Ecuaciones de
Bateman. Activación artificial. Datación radiactiva: geológicas y arqueológicas,
datación con 14 C.
SEGUNDA PARTE: (16 clases)
(específica para Ingeniería Nuclear)
C5. BREVES IDEAS SOBRE PROPIEDADES ELECTROMAGNÉTICAS DE
NÚCLEO Y FUERZAS NUCLEARES
Spin. Momentos magnéticos y eléctricos. Modelo de partícula independiente.
Propiedades generales de las fuerzas nucleares. Sistemas de dos nucleones:
di-neutrón, di-protón y deuterón. Dependencia de las fuerzas nucleares del spin.
Simetría de carga de las fuerzas nucleares. Núcleos espejo y tripletes isobáricos.
Saturación de las fuerzas nucleares.
C6. MODELOS NUCLEARES
Modelo de la gota líquida. Fórmula semiempírica de la masa, desarrollo de los
diferentes términos. Relación Z-A para los núcleos estables. Parábolas de masa.
Núcleos fisiles y núcleos fértiles.

Modelo de capas. Evidencias experimentales. Números mágicos. Pozos de
potencial armónico y cuadrado. Acoplamiento spin-órbita. Diagrama de niveles de
energía para protones y para neutrones. Reglas de Nordheim para núcleos
impar-impar. Fallas del modelo.
C7. DECAIMIENTOS RADIACTIVOS
Decaimiento alfa. Energética del decaimiento alfa. Teoría elemental del
decaimiento alfa: transmisión a través de una barrera de potencial. Probabilidad de
formación de una partícula alfa. Factor de impedimento.
Decaimiento gamma. Estimación semiclásica de la vida-media: radiación originada
por una carga puntual acelerada y por un oscilador armónico. Efectos cuánticos.
Propiedades de un elemento de matriz típico de una transición gamma. Reglas de
selección para el decaimiento gamma. Multipolos eléctricos y magnéticos.
Estimación de Weisskopf. Conversión interna.
Decaimiento beta. Hipótesis del neutrino. Detección del neutrino. Energética del
decaimiento beta. El valor log ft. Penetrabilidad de la barrera de potencial. Reglas
de selección, clasificación de las transiciones beta.
C8. REACCIONES NUCLEARES
Leyes de conservación y energética en las reacciones nucleares. Tipos de
reacciones nucleares. Valor-Q de una reacción, la ecuación Q. Sistemas Centro
de Masas y de Laboratorio. Cinemática de reacciones nucleares. Sección eficaz.
Dinámica: limitaciones geométricas en las secciones eficaces de reacción y de
scattering. Canales de una reacción. Descripción por ondas parciales. Sección
eficaz de reacción y de scattering. El “núcleo negro”.
Reacciones de núcleo compuesto. Descripción cualitativa. Decaimiento del núcleo
compuesto. Resonancias. Ancho de estados que decaen. Ancho de nivel total y
parcial. Fórmula de Breit-Wigner. El factor-g. Reacción de resonancia y scattering
elástico de resonancia. Scattering potencial, término de interferencia.
Ensanchamiento Doppler de resonancias, su importancia en tecnología de
reactores.
Fisión nuclear. Condiciones estáticas y dinámicas para la fisión espontánea.
Reactores con uranio natural.
C9. MODERACION DE NEUTRONES
Secciones eficaces microscópicas y macroscópicas. Importancia de la moderación
de neutrones en reactores de fisión. Cinemática de la colisión de neutrones.
Función de distribución de la energía de los neutrones después de una colisión.
Energía promedio del neutrón después de n colisiones. Pérdida promedio del
logaritmo de la energía del neutrón. Poder de moderación. Relación de
moderación. Comparación de diferentes moderadores.

BIBLIOGRAFIA
V.H. PONCE, Apuntes de introducción a la mecánica cuántica (Biblioteca CAB-IB)
M. ALONSO AND E.J. FINN, Física
R.D. EVANS, The Atomic Nucleus
W.E. MEYERHOF, Elements of Nuclear Physics
G.F. KNOLL, Radiation Detection and Measurement
B.L. COHEN, Concepts of Nuclear Physics
E. SEGRE, Nuclei and Particles
J.R. LAMARCH, Introduction to Nuclear Engineering
B.G. HARVEY, Introduction to Nuclear Physics and Chemistry
J.M. BLATT AND V.F. WEISSKOPF, Theoretical Nuclear Physics
H. ENGE, Introduction to Nuclear Physics
E. FERMI, Nuclear Physycs