Física Nuclear: Problemas de Decaimento, Energia e Momento

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FSC5528 – LISTA 2 (2013.2) – (entrega até 26/09/13) 
 
1) Considere os pares de núcleos abaixo. Quais os tipos de decaimento 
que podem ocorrer entre eles e porque? 
a) 
6
2He
e 
6
3Li
. 
 b) 
Na23
11
 e 
Ne23
10
 . 
 c) 
I124
53
 e 
Te124
52
. 
Usando a fórmula semi-empírica de massa, faça uma previsão de qual (ou 
quais) devem ser os isóbaros estáveis no caso do item c), acima, ou seja, 
qual ou quais os núcleos estáveis para A =124. Detalhe seu procedimento. 
 
2) Use a fórmula semi-empírica de massa, para mostrar que a diferença de 
massa entre os núcleos de 
27
13Al
e 
27
14Si
 depende apenas da diferença 
entre as massas do próton e do nêutron e da energia de repulsão 
Coulombiana. Calcule essa diferença. Compare com o valor experimental. 
 
3) a) Sabendo que a energia de ativação (energia mínima necessária para 
que o núcleo se fissione instantaneamente) do 
232
91Pa
 é de 7,1 MeV, avalie 
a possibilidade da fissão deste núcleo a partir da captura de um nêutron 
pelo núcleo de 
231
91Pa
. Em particular, verifique se o nêutron deve ser 
térmico ou rápido. 
 b) estime a velocidade, em m/s, de um nêutron térmico (t≈25 0C). 
 
4) Em algumas estrelas, a produção de energia pode se dar de forma 
importante através do chamado ciclo ( ou cadeia) CNO (ver pg. 96 
do livro texto). Mostre que o ciclo completo dessas reações é 
equivalente à reação nuclear: 
 
Calcule a energia total liberada no ciclo completo. Explique todas as 
suas conclusões. 
 
5) Sabe-se que o núcleo de 9Be4 tem momento angular 3/2 e paridade 
negativa (3/2- ) em seu estado fundamental. O mesmo ocorre com o 
9B5 . Como podemos então explicar que o momento angular e a 
paridade do núcleo de 10B5 sejam 3
+ , no estado fundamental? 
Justifique suas conclusões. 
 
6) Determine todos os estados permitidos para dois nucleons com 
momento angular orbital relativo l=6. Faça o mesmo para l=7. 
 
 
7) a) Estime os valores dos semi-eixos maior e menor do elipsóide 
correspondente ao momento de quadrupolo elétrico do núcleo de 
232Th90. O valor experimental é Q=3 barns. 
b) faça uma estimativa para o momento de dipolo magnético do 
núcleo de 17O8 , o qual possui momento angular j=5/2 e paridade 
positiva em seu estado fundamental. Compare com o valor 
experimental, que é μ = -1.894m.n. 
 
8) Mostre que as constantes que definem a função de onda do 
dêuteron (constantes de normalização), são dadas por: 
 
 
2
1
( )
b c
A
b
B Asen kb e







 
 onde b e c são constantes que definem o alcance do potencial e do 
caroço repulsivo, respectivamente e : 
 0 0
0
1
2
1
2
k V E
E

 
 
 
com V0 a profundidade do potencial, E0 a energia de ligação do dêuteron e 
μ a massa efetiva do sistema próton-nêutron.