Examen Física UV - Nuclear - 2014 Enero Teoria, Ejercicios de Física Nuclear. Universitat de València (UV)
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Examen Física UV - Nuclear - 2014 Enero Teoria, Ejercicios de Física Nuclear. Universitat de València (UV)

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Asignatura: Física nuclear i de partícules, Profesor: Emilio Higon, Carrera: Física, Universidad: UV
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EXAMEN DE FÍSICA NUCLEAR Y PARTÍCULAS. GRUPOS A y B. TEORÍA.

No se puede usar libros de teoría ni problemas. Valencia 20 Enero 2014.

Alumno: Grupo:

1. Sea la tríada de núcleos ��, �� �� ��713613513 : a) Calcule los valores de espín, paridad e isospín que el modelo de capas

predice para sus estados fundamentales. b) Ordene la tríada de isóbaros por su masa de menor a mayor,

justificando su ordenación. c) Calcule explícitamente la diferencia de masa entre los dos núcleos más

ligeros. d) Indique la relación existente entre el núcleo de �� �� ��713613 .

2. La desintegración completa de la resonancia −Ξ* es :

µ

µ

ννµ

νγγπνµπ

γππ

e

e

eiv

peiii

Kii Ki

−−

−−−

−−

−−

→Λ→→

Λ→Σ→

Σ→Ξ

)

,,)

,) )

00

000

0*

a) Clasifique los diferentes procesos según el tipo de interacción que sufren. b) Dibuje los diagramas de Feynman de la desintegración del 00* , ΛΣΞ − y c) ¿Podría ser la resonancia −Ξ* (2466) con carga negativa un antibarión?

3. Sean las reacciones por interacción fuerte:

0)) ππ +→++→+ + dnpiidppi a) Asigne los valores posibles de isospín a ambos lados de las reacciones

sabiendo que el deuterón d es un iso-singlete y que los piones forman un triplete.

b) Calcule la relación entre las secciones eficaces de ambos procesos.

4. Defina las unidades habituales de exposición y dosis absorbida. Calcule la relación que existe en aire entre ambas unidades en el sistema internacional de medidas.

5. En la siguiente lista se enumera una serie de simetrías o leyes de conservación para

las interacciones entre partículas. a) Indique para cada simetría a qué tipo de interacción se aplica. b) Explicite para cada simetría un experimento (o desintegración) en que dicha

conservación es violada. Lista de leyes:

a) Conservación del isospín I. b) Conservación de la tercera componente de isospín I3 c) Conservación del sabor d) Invariancia bajo CP.

6. Un asincrotrón proporciona un haz secundario de piones cargados que inciden sobre un blanco de hidrógeno y producen la reacción:

��−� ���⃗ �+ ��( �⃗�, ��3 ) → ��0� ��′���⃗ �+ ��� ��′���⃗ , ��′3�

Donde se ha escrito explícitamente el momento y la tercera componente de espín de cada partícula.

Escribir las reacciones que se obtienen al aplicar las transformaciones:

a) Paridad P,

b) Conjugación de carga C,

c) Inversión Temporal T, y

d) PCT.

¿Es factible un experimento que pueda verificar la validez del teorema PCT a partir de la reacción obtenida en d)?

7. En la figura adjunta, se observan las dos desintegraciones gamma (1) y (2) del 12C.

a) Dar las multipolaridades de los fotones (1) y (2). b) Calcular la vida media de estos estados excitados en segundos. c) ¿Puede existir la desintegración con emisión de un fotón del estado de 7654 keV al estado fundamental?

8. La banda rotacional del estado fundamental del 238U tiene los siguientes niveles:

0+(0 keV) y los dos primeros estados excitados: 2+(45 keV) y 4+(148 keV). a) ¿Cuál es el espín-paridad del tercer estado excitado? b) Predecir la energía de dicho estado.

9. En la fisión por captura neutrónica: a) Calcular la potencia calorífica desprendida en la fisión de 1 gramo de 235U. b) ¿Cuántos kilos de 235U deben consumirse al año para hacer funcionar una central nuclear de 1GW eléctrico como la de Cofrentes, sabiendo que la eficiencia térmica del sistema es del 30%?

10. Definir las siguientes magnitudes de los neutrinos: a) Espín b) Masa c) Número leptónico y número bariónico d) Carga eléctrica e) Isospín f) Paridad

DATOS: Secuencia de llenado del modelo de capas:

1s1/2, 1p3/2, 1p1/2, 1d5/2, 2s1/2, 1d3/2, 1f7/2, 2p3/2, 1f5/2, etc…

Fórmula semi-empírica: av=15,5 MeV, as=16,8 MeV, ac=0,72 MeV, asim=23,0 MeV, ap=34,0 MeV. Masas: 1 u=931,5 MeV, M(1H)=1,007825 u, M(2H)=2,014102 u, M(3H)=3,016049 u, M(4He)=4,002603 u, m(p)=938,27 MeV, m(n)=939,57 MeV, me =0,511 MeV. Unidades y parámetros: fmMeVc ·3,197= . 1 cal=4,18 J. Maire=1,293 g/cm3, qe=4,8 x10-10 esu=1,9 x 10-19 C. Energía de producción de un par e- ion en aire=34 eV Contenido en quarks y masa de partículas:

[ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ],)135(,)140(,)494(,)938(,)1116(,)1192(,)2466( 000* dduuudusKuudpsudsudssd +ΛΣΞ −−− ππ

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