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Vladimir Lemus 2024-01-10 21:09:29 -06:00
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%\usepackage{braket}
\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 1}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Calcula el factor relativista $\gamma$ de un protón de $10\ GeV$ de energía total y de un electrón de $1\ GeV$.
\item Calcula el camino libre medio de ese mismo protón que cruza un bloque de plomo, con sección eficaz de $1\ barn$.
\item ¿Es posible el siguiente decaimiento?
\begin{equation*}
\tau^{-} \rightarrow \nu_{\tau} + \mu^- + \bar{\nu_{\mu}}
\end{equation*}
¿Qué tipo de interacción es: electromagnética, nuclear fuerte o débil?
Dibuja el diagrama de Feyman asociado si el decaimiento es posible.
\item ¿Es posible la siguiente interacción?
\begin{equation*}
e^- + e^- \rightarrow e^- + e^-
\end{equation*}
¿Que tipo de interacción es? Dibuja el diagrama de Feynman si la interacción es posible.
\item ¿Son posibles los siguientes decaimientos e interacciones?
\begin{itemize}
%\item $n\rightarrow p + e^-$
\item $\Omega^- \rightarrow \Sigma^{+} + e^- + \bar{\nu_{e}}$
\item $p+e^- \rightarrow n + \nu_e$
\item $\pi^+ + n \rightarrow \pi^+ + p $
\end{itemize}
Justifica tus respuestas.
\end{enumerate}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 2}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item La interacción $e^+ + e^- \rightarrow e^+ + e^-$ puede suceder de dos formas, dibuja los diagramas de cada una de las posibilidades y checa las conservaciones.
\item La interaciión $e^- + e^+ \rightarrow \pi^+ + \pi^- + \pi^0$ puede ser mediada por un bosón vectorial $\omega^0$ que tiene un modo de decaimiento dominante $\omega^0 \rightarrow \pi^+ + \pi^- + \pi^0$ ?`cómo será el diagrama de Feynman del proceso completo?
\item Checa las conservaciones y dibuja el diagrama de Feynman de la interacción
\begin{equation*}
\nu_{\tau} + e^- \rightarrow \nu_{e} + \tau^-
\end{equation*}
\item ?`Es posible el decaimiento siguiente?
\begin{equation}
\Sigma^- \rightarrow \Lambda^0 + e^- + \bar{\nu_e}
\end{equation}
De ser posible dibuja su digrama de Feynman, ?`qué tipo de interacción es?
\item ?`Es posible la siguiente interacción?
\begin{equation*}
\nu_{\mu} + p \rightarrow \nu_{\mu} + p
\end{equation*}
Dibuja el diagrama de Feynman ?`qué tipo de interacción es?
\item ?`Porqué los gluones son los únicos bosones de norma que pueden interactuar entre sí? ?`Puede un gluón provocar el cambio de carga de color en un cuark?
\item ?`Podrían existir hadrones compuestos por una combinación cuark-anticuark-cuark-anticuark, o mesones formados por puros gluones? Desarrolla tu respuesta.
\end{enumerate}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 3}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Un anti-muón con $1\ GeV$ de energía total cruza un blanco de silicio de $10\ cm.$ de longitud. Calcula la pérdida de energía tras cruzar dicha distancia.
\item Un fotón de $35\ MeV$ pasa por una dispersión de Compton y sale con un ángulo de $\pi/3$ ?`Cuál es la energía del fotón al salir? ?`Cuál es la energía cinética del electrón dispersado?
\item Menciona dos tipos de detectores de ionización y explica la base de su funcionamiento
\item ?`Cuáles son los ángulos de Cherenkov para electrones y piones con momento de $1000 MeV/c$ para un radiador con índice de refracción $n=1.4$?
\item ?`Cómo funciona y qué mide un calorímetro (en física de partículas)? ?`De qué materiales se pueden construir?
\end{enumerate}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 4}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Determina el radio del ciclotrón necesario para acelerar $\pi^+$ a $10\ MeV$ si se tiene un campo magnético de $2\ T$ (Teslas). Recuerda que la masa debe estar en kilogramos y la energía en Joules para poder usar Teslas dentro de la eciación.
\item ?`Qué tipo de acelerador es el LHC? ?`Se compone por más de un tipo? Explica el principio de su funcionamiento.
\item Dibuja y explica el arreglo de imanes utilizado para enfocar o desenfocar haces de partículas.
\item Cual sería la mínima energía necesaria para poder acelerar núcleos de Pb. Aproxímalo como una partícula única y considera que el radio es de $180\times 10^{-12}m$. Utiliza la aproximación hecha en clase ¿tiene sentido? ¿A qué energía acelera los núcleos de Pb el LHC?
\item Este ejercicio se desdobla en dos, si no deseas hacer la parte de programación sólo haz la primera parte, si quieres moverle un poco a la simulación pasa al segundo caso, pero si quieres verte intrépidx, haz los dos para comparar lo que sale:
\begin{enumerate}
\item Considera un electrón de $20GeV$ entrando a la atmósfera, calcula la máxima profundidad que alcanza la cascada electromagnética generada.
\item Usa la simulación que se encuentra en la página \url{https://marcovladimir.codeberg.page/4tarea.html}, no debes instalar nada, puedes correrla desde \url{https://try.ruby-lang.org/playground/}, sólo pon los valores correctos. ¿Qué tipo de distribución siguen las variables aleatorias?
\end{enumerate}
\end{enumerate}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 5}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Calcula la masa, radio y energía de enlace de los siguientes núcleos (los excesos de masa se encuentran en \url{https://www-nds.iaea.org/amdc/ame2016/mass16.txt})
\begin{itemize}
\item ${}^2H$ (deuterio)
\item ${}^{14}C$ (carbono 14)
\item ${}^{56}Fe$ (hierro 56)
\item ${}^{210}Po$ (polonio 210)
\end{itemize}
\item A partir del modelo de la gota calcula las energías de enlace de los núcleos:
\begin{itemize}
\item ${}^{76}Ga$
\item ${}^{76}Ge$
\item ${}^{76}As$
\item ${}^{76}Se$
\item ${}^{76}Br$
\item ${}^{76}Kr$
\end{itemize}
\noindent (parece mucho, pero en realidad pueden ahorrarse muchos cálculos ¿sí lo ven?). Grafiquen los valores de estas energías de enlace (esto será útil para la siguiente tarea).
\item ¿Qué tipo de modelo es el gas de Fermi: colectivo o de partícula independiente? ¿Cuál es el principio a partir del cual se construye? Explica tu respuesta
\item A partir del modelo de capas prediga el momento angular nuclear y la paridad de los siguientes núcleos
\begin{itemize}
\item ${}^3He$
\item ${}^{15}O$
\item ${}^{41}Ca$
\item ${}^{56}Fe$
\end{itemize}
Compare con los valores de $J$ observados experimentalmente: \url{http://easyspin.org/documentation/isotopetable.html}
\item Determina el momento de inercia del núcleo de ${}^{170}Hf$ de acuerdo a la figura \ref{fig:rot}, un valor por cada energía y $J^{\pi}$ o si deseas puedes hacer una gráfica $J^{\pi}$ vs. $E$.
\end{enumerate}
\begin{figure}[ht!]
\begin{center}
\includegraphics[width=0.7\linewidth]{rot_spectrum.jpg}
\caption{Espectro rotacional del núcleo deformado ${}^{170}Hf$}
\label{fig:rot}
\end{center}
\end{figure}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 6}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Cuánta energía libera el siguiente decaimiento alfa
\begin{itemize}
\item ${}^{208}Po^{84} \rightarrow {}^{204}Pb^{82} + {}^4He^2$
\end{itemize}
¿cuál sería la energía cinética de la partícula alfa saliente?
\item El isótopo estable del sodio es el ${}^{23}Na^{11}$ ¿el ${}^{24}Na^{11}$ y el ${}^{22}Na^{11}$ son estables? Através de qué procesos llegarían a la estabilidad. Muestra los posibles decaimientos.
\item Considere el decaimiento
\begin{equation*}
{}^{14}C^6 \rightarrow {}^{14}N^7 + e^- + \bar{\nu_e}
\end{equation*}
¿Cuánta energía se libera?
\item El primer estado excitado del ${}^{17}O^8$ tiene una energía de excitación de $0.9\ MeV$. Dibuja el diagrama del posible decaimiento $\gamma$ ¿qué frecuencia tendrían los fotones salientes?
\item Una fuente de ${}^{60}Co^{27}$ originalmente tiene una actividad de $3.7\times 10^{10}Bq$ ¿cuál es la razón de decaimientos 2 años después?
\end{enumerate}
\end{document}

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\author{Física Nuclear y Subnuclear}
\title{Tarea 7}
\begin{document}
\maketitle
\begin{enumerate}
\item Un reactor de $100MW$ consume la mitad de su combustible en $3$ años. ¿Cuánto ${}^{235}U^{92}$ contiene el reactor?
\item Si la masa del Sol es de $10^{29}Kg$, y su vida total es de $10^9$ años, ¿qué potencia disipa al año?
\item Maussan te da un pedazo de madera que dice ser proveniente de una nave espacial que llegó en 1325 y se estacionó en el patio de su casa ¿qué actividad debería tener 2 gramos de esa madera?
\item El ${}^{210}Po$ es un isotopo radiactivo, emisor alfa con la misma actividad que $5$ gramos de ${}^{226}Ra$, con una vida media de $138376$ días. En 2006 el ex espía ruso Alexander Litvinenko fue envenenado con este isótopo. Suponiendo que bastó un microgramo para envenenarlo y que siendo un espía su peso estaba alrededor de los $100kg$ ¿cuál sería la dosis equivalente absorbida por el ex espía si en cada decaimiento las partículas pueden depositar una energía de alrededor de $4MeV$?
\item ¿Qué tiempo después del big bang se separaron los campos elctromagnéticos y débiles? ¿En qué momento se formaron los hadrones?
\end{enumerate}
\end{document}