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Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26929 - Nuclear and Particle Physics


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26929 - Nuclear and Particle Physics
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
6.0
Year:
4
Semester:
First semester
Subject type:
Compulsory
Module:
---

1. General information

In Quantum Physics I and II, students will have acquired basic knowledge about the quantum structure of atoms and molecules. This subject is intended to take the student through the path that leads from atoms to nuclei and from these to the most elementary particles of matter, quarks and leptons.

Its approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement:

  • Goal 4: Quality Education.

To take this subject it is recommended to have passed Quantum Physics I and II.

2. Learning results

  • Estimate size and mass of nuclei.

  • Determine the nuclear instability for the different disintegration mechanisms.

  • Know the validity ranges of nuclear models and apply them appropriately in simple situations.

  • Relate the properties of the deuteron to nuclear forces.

  • Calculate spin, parity and magnetic moment in the extreme layered model.

  • Identify/classify the type of fundamental interactions according to their cross-sections or decay widths 

  • Correct handling of radioactive isotope and particle tables.

  • Measure a beta spectrum and calculate the Kurie diagram.

  • Apply relativistic and non-relativistic kinematics to reactions and disintegrations of nuclei and particles.

  • Know the most important processes of fusion in stars and fission in nuclear power plants.

 

3. Syllabus

Nuclear Physics

  • General properties of the nuclei.

  • Nuclear forces.

  • Nuclear disintegrations: alpha, beta, gamma and nuclear fission.

  • Nuclear models.

  • Nuclear reactions.

  • Nuclear fusion.

Particle Physics

  • Historical introduction

  • Leptons

  • Hadrons

  • Quark model

  • Quantum Chromodynamics

  • Electroweak unification

  • Standard Model

 

4. Academic activities

The subject includes 6 ECTS organized as follows:

  • Theory classes (4 ECTS): 40 hours

  • Problem classes (1.5 ECTS): 15 hours

  • Laboratory practices (0.5 ECTS): 5 hours

The theoretical classes will serve to introduce students to the basic knowledge required to solve the problems and perform the work in the laboratory. Problem solving and laboratory sessions will be appropriately interspersed throughout the term.

The theoretical-practical evaluation test will take place on the date established by the center and will last approximately 3 hours.

The practical laboratory test for those students who have not handed in the laboratory report within the deadline will take place during the official exam period set by the center on a date to be established by the teacher.

 

5. Assessment system

The subject will be evaluated as follows:

  • Classroom evaluation (grade A). Resolution in the classroom of the theoretical-practical questions and exercises that are posed and that the students will solve and deliver after a pre-set time before the end of the class.

  • Evaluation of laboratory reports (grade L). Students must submit a written report of the work done in the laboratory at least fifteen school days before the date of the theoretical-practical test.

  • Completion of a theoretical-practical test on a date pre-established by the center (grade P). Students who have not submitted the lab report on time will also take a practical lab test which will be their L grade.

Each activity is evaluated up to 10 points and the final grade is the highest of

N=0.2*A+0.1*L+0.7*P

N=0.1*L+0.9*P

N=0.2*A+0.8*P

N=P

and must be greater than or equal to 5 points to pass the subject.

The A and L grades will also be kept for the second call.

Passing the subject by means of a single global test:

Alternatively, students may pass the subject by means of a single global test which will be the theoretical-practical test on a date pre-established by the center.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26929 - Física nuclear y partículas


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26929 - Física nuclear y partículas
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
6.0
Curso:
4
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Obligatoria
Materia:
---

1. Información básica de la asignatura

En Física Cuántica I y II, los alumnos habrán adquirido los conocimientos básicos sobre la estructura cuántica de átomos y moléculas. En este curso se pretende que el estudiante recorra el camino que lleva de los átomos a los núcleos y de estos a las partículas más elementales de la materia, los quarks y los leptones.

Sus planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro:

  • Objetivo 4: Educación de calidad.

Para cursar la asignatura se recomienda haber superado Física Cuántica I y II.

2. Resultados de aprendizaje

  • Estimar tamaño y masa de los núcleos.
  • Determinar la inestabilidad nuclear para los distintos mecanismos de desintegración.
  • Conocer los rangos de validez de los modelos nucleares y aplicarlos adecuadamente en situaciones sencillas.
  • Relacionar las propiedades del deuterón con las fuerzas nucleares.
  • Calcular espín, paridad y momento magnético en el modelo extremo de capas.
  • Identificar/clasificar el tipo de las interacciones fundamentales según sus secciones eficaces o anchuras de desintegración.
  • Manejar correctamente las tablas de isótopos radiactivos y de partículas.
  • Medir un espectro beta y calcular el diagrama de Kurie.
  • Aplicar la cinemática relativista y no relativista a reacciones y desintegraciones de núcleos y partículas.
  • Conocer los procesos más importantes de fusión en las estrellas y de fisión en las centrales nucleares.

3. Programa de la asignatura

Física Nuclear

  • Propiedades generales de los núcleos.
  • Fuerzas nucleares.
  • Desintegraciones nucleares: alfa, beta, gamma y fisión nuclear.
  • Modelos nucleares.
  • Reacciones nucleares.
  • Fusión nuclear.

Física de partículas

  • Introducción histórica
  • Leptones
  • Hadrones
  • Modelo de quarks
  • Cromodinámica cuántica
  • Unificación electrodébil
  • Modelo Estándar

4. Actividades académicas

El curso incluye 6 ECTS organizados de la siguiente forma:

  • Clases de teoría (4 ECTS): 40 horas
  • Clases de problemas (1.5 ECTS): 15 horas
  • Prácticas de laboratorio (0,5 ECTS): 5 horas

Las clases teóricas servirán para presentar a los estudiantes los conocimientos básicos requeridos para resolver los problemas y realizar el trabajo en el laboratorio. Las sesiones de resolución de problemas y de laboratorio estarán adecuadamente  intercaladas a lo largo del curso.

La prueba de evaluación teórico-práctica se realizará en la fecha establecida por el centro y tendrá una duración aproximada de 3 horas.

La prueba práctica de laboratorio para aquellos alumnos que no hayan entregado el informe de laboratorio dentro del plazo señalado, se realizará durante el periodo oficial de exámenes marcado por el centro en una fecha que establecerá el profesor.

5. Sistema de evaluación

La asignatura se evaluará mediante las siguientes actividades:

  • Evaluación en el aula (nota A). Resolución en el aula de las cuestiones y ejercicios teórico-prácticos que se planteen y que los alumnos resolverán y entregarán tras un tiempo prefijado antes de finalizar la clase.
  • Evaluación de los informes de laboratorio (nota L). Los alumnos deberán entregar con una antelación mínima de quince días lectivos respecto a la fecha de la prueba teórico-práctica un informe escrito de la labor realizada en el laboratorio.
  • Realización de una prueba teórico-práctica en fecha preestablecida por el centro (nota P). Los alumnos que no hayan entregado el informe de laboratorio en plazo realizarán además una prueba práctica de laboratorio que será su nota L.

Cada actividad se evalúa hasta 10 puntos y la nota final es la mayor de

N=0.2*A+0.1*L+0.7*P

N=0.1*L+0.9*P

N=0.2*A+0.8*P

N=P

y tiene que ser mayor o igual a 5 puntos para superar la asignatura.

Las notas A y L se guardarán también para la 2ª convocatoria.

Superación de la asignatura mediante una prueba global única:

Alternativamente, los alumnos podrán superar la asignatura mediante una prueba global única que será la prueba teórico-práctica en fecha preestablecida por el centro.