Fisica_nuclear_II

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I. IDENTIFICACIÓN
1.1. Propuesta de Asignatura: FÍSICA NUCLEAR II
1.2. Para estudiantes de la carrera: FÍSICA
1.3. Ciclo Académico: IX
1.4. Extensión horaria:
1.4.1. Total de horas semanales: 5
· Horas Teoría: 2
· Horas Práctica: 3
1.4.2. Total de Horas en Semestre: 85
1.5. Perrequisito:
· Curso: Física Nuclear I
II. SUMILLA
La asignatura de Física Nuclear II es de naturaleza teórico-práctico. Tiene la finalidad de comprender los fundamentos físicos teóricos y prácticos de las técnicas experimentales en Física Nuclear. Incentiva al estudiante a proponer modelos teóricos y/o experimentales para aplicación clínica y en nanotecnología.
La asignatura se organiza en tres unidades: la primera unidad corresponde a la interacción de partículas con la materia. La segunda unidad corresponde a detectores de partículas y aplicaciones. La tercera unidad corresponde a fundamentos básicos de la astrofísica nuclear y aplicaciones.
III. PROGRAMACIÓN
3.1. UNIDAD I
3.1.1. Denominación: Interacción de partículas con la materia.
3.1.2. Contenidos:
	I. Interacción de partículas con la materia:
1.1. Introducción.
1.2. Interacción de partículas cargadas con la materia.
1.3. Pérdida de energía por ionización. Fórmula de Bethe-Bloch.
1.4. Interacción de e+ y e- con la materia. 
 a) Radiación de frenado (Bremsstrahlung). Longitud de radiación.
1.5. Interacción de fotones con la materia; fenómeno de radiación.
 a) Efecto fotoeléctrico.
 b) Efecto Compton; sección eficaz de Klein-Nishina.
 c) Creación de pares e+e-.
1.6. Otros fenómenos: Channeling; Efecto Cerenkov.
II. Física de la Radiación y aplicaciones en Medicina:
2.1. Generalidades.
2.2. Teoría cuántica de la desintegración radiactiva.
2.3. Series naturales de elementos radiactivos.
2.4. Cadenas radiactivas. Ecuaciones de Bateman.
 a) Medida de t1/2 por el método de máxima verosimilitud.
2.5. Radiactividad artificial. Datación radiactiva.
2.6. Dosimetría. Unidades. Efectos biológicos de la radiación.
 a) Bases biológicas. 
 b) Actividad. Exposición. 
 c) Dosis absorbida. Tasa de dosis. 
 d) Dosis equivalente efectiva.
2.7. Sistema de limitación de dosis.
 a) Optimización.
 b) Límites de dosis para las personas profesionalmente expuestas.
 c) Límites de dosis para el público.
2.8. Medidas de protección.
 a) Blindajes: para partículas cargadas; radiación gamma y rayos X; neutrones.
 b) Dosis recibidas y dosis permitidas. Dosis en aceleradores.
2.9. Protección radiológica
 a) Instrumentos para radioterapia. Aceleradores Lineales.
 b) Ciclotrones. Sincro-ciclotrones.
2.10. Principios de radioterapia.
a) Braquiterapia. Teleterapia.
	Bibliografía
· Ingeniería de Reactores Nucleares. Samuel Glasstone y Alexander Sesonske. Ed. Reverté. 1968.
· Nuclear Reactor Physics. Weston M. Stacey. 2007 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. ISBN 978-3-527-40679-1.
· Radiation detection and measurement. Glenn F. Knoll. John Wiley & Sons LTD (2ª), ISBN 978-0-471-07338-3.
· World Energy Outlook 2008, International Energy Agency, ISBN 978-92-64-04560-6.
· The elements of neutron interaction theory. Anthony Foderaro. MIT Press Classic. ISBN 0-262-56160-3.
· Farr's Physics for Medical Imaging. Penelope J. Allisy-Roberts, Jerry Williams, Saunders Ltd.; 2 edition (25 Oct 2007), ISBN-10: 0702028444, ISBN-13: 978-0702028441
· Walter & Miller’s textbook of radiotherapy. C. K. Bomford, I. H. Kunkler, Churchill Livingstone eds., 6 edition (1 Oct 2002), ISBN-10: 0443062013, ISBN-13: 978-0443062018.
3.2. UNIDAD II
3.2.1. Denominación: Detectores de partículas.
3.2.2. Contenidos:
	II. Detectores de partículas.
2.1. Generalidades sobre detectores de partículas.
2.2. Magnitudes características de los detectores: sensibilidad; respuesta; función respuesta; resolución energética; resolución espacial y temporal; tiempo de respuesta; eficiencia; tiempo muerto.
2.3. Detectores gaseosos. Contador Geiger-Muller.
 a) Movimiento de cargas en gases; avalancha.
 b) Forma del pulso electrónico.
2.4. Detectores de centelleo. Fotomultiplicadores.
 a) Tipos de materiales centelleadores; respuesta luminosa; eficiencia en el transporte de luz.
b) Fotomultiplicadores (PM)
2.5. Detectores de estado sólido.
 a) Características generales.
 b) Semiconductores; la unión p-n como detector.
2.6. Detectores de partículas neutras.
 a) Detección de neutrones por interacción fuerte.
III. Método estadísticos en física nuclear y de partículas.
3.1. Errores instrumentales y estadísticos.
3.2. Distribuciones de probabilidad.
 a) Parámetros estadísticos.
3.3. Distribuciones uniforme, binomial, Poisson, Gauss y X2.
3.4. Propagación de errores estadísticos.
3.5. Método de máxima verosimilitud: teoría y aplicaciones.
 a) Intervalos de confianza.
3.6. Ajuste de curvas. Nivel de confianza.
	Bibliografía
· Introduction to Accelerator Physics, P.J. Bryant, 14th. I. Winter Meeting. Eds. E. Fernández y A. Méndez. World Sci. 1897.
· Gamma- and X-ray Spectrometry with Semiconductor Detectors, K. Debertin and R.G.Helmer, http://www.amazon.com/Gamma-X-Ray-Spectrometry-Semiconductor Detectors/dp/0444871071#reader_0444871071
· Introduction to Accelerator Physics, P.J. Bryant, 14th. I. Winter Meeting. Eds. E. Fernández y A. Méndez. World Sci.
· Gamma- and X-ray Spectrometry with Semiconductor Detectors, K. Debertin and R.G.Helmer, http://www.amazon.com/Gamma-X-Ray-Spectrometry-Semiconductor- Detectors/dp/0444871071#reader_0444871071
· Introductión to Experimental Particle Physics, R. Fernow, Cambridge University Press, http://www.amazon.com/Introduction-Experimental-Particle-Physics-Richard/dp/0521379407#reader_0521379407
· Radiation Detection and Measurement, G.F. Knoll, Wiley
· Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, W.R. Leo, Springer Verlag.
· New Detector Developments for Nuclear Radiation, R. Mossbauer (J. Phys. G S1-S13 (1991)).
· Particle accelerators and their uses, W. Scharf, http://www.amazon.ca/Particle-Accelerators-Their-Uses-Scharf/dp/3718605333#reader_3718605333
· Instrumentación Nuclear, A. Tanarro Sanz, http://www.pdfgratis.org/buscar.php
· Nucleon and particle physics simulations: the consortium for upper-level physics software" Bigelow et al., John Wiley 1995.
3.3. UNIDAD III
3.2.1. Denominación: Fundamentos básicos de la Astrofísica Nuclear.
3.2.2. Contenidos:
	4. Introducción a la Astrofísica Nuclear:	
4.1. Introducción. Breve historia del universo. Ciclo vital de las estrellas. Equilibrio hidrostático.
4.2. Formación de las estrellas. El Sol: densidad, presión y temperatura. Diagrama de Hertzsprung-Russell.
4.3. Nucleosíntesis primordial.
4.4. Nucleosíntesis estelar.
4.5. Nucleosíntesis explosiva supernova.
4.6. Ecuación de estado de un gas ideal: electrones y fotones.
4.7. Ecuación de estado de la materia nuclear simétrica, asimétrica y neutrónica.
4.8. Modelos fenomenológicos de la materia nuclear I: interacciones de Skyrme.
4.9. Modelos fenomenológicos de la materia nuclear II: interacciones relativistas.
4.10. Ecuación de estado de la materia beta-estable.
4.11. Enanas blancas. Masa y tamaño.
4.12. Estrellas de neutrones I: masa y tamaño.
4.13. Estrellas de neutrones II: composición.
4.14. Aplicaciones numéricas I: ecuación de estado.
4.15. Aplicaciones numéricas II: estrellas de neutrones.
	Bibliografía:
· “The Physics of Stars”, A. C. Phillips, John Wiley & Sons, 2004.
· “Particle Astrophysics”, D. H. Perkins, Oxford University Press, 2003.
· “Fundamentals in Nuclear Physics: from Nuclear Structure to Cosmology”, J. L. Basdevant, J. Rich, M. Spiro, Springer, 2004.
· “Introductory Nuclear Physics”, P. E. Hodgson, E. Gadioli, E. Gadioli Erba, Oxford University Press, 2003.