Título: Física nuclear com feixes de núcleos leves, estáveis e exóticos (clusters nucleares).
Profs. Leandro Romero Gasques e Rubens Lichtenthäler Filho.
Resumo: O núcleo atômico é um sistema de muitos corpos (prótons e nêutrons) que interagem fortemente entre si por meio de 3 das 4 forças fundamentais da natureza: Interação nuclear-forte, interação eletromagnética e nuclear fraca (eletrofraca), esta última responsável pelo decaimento radioativo. O núcleo atômico apresenta propriedades únicas, como densidades de matéria da ordem de 1014 g/cm3 e momentos angulares altíssimos que não são encontrados em nenhum outro sistema na Terra. Na natureza, existem 283 núcleos estáveis conhecidos e milhares (~ 4500) de núcleos fora da linha de estabilidade, entre estes, alguns denominados exóticos por suas propriedades pouco usuais. O campo de pesquisa é enorme, compreendendo desde a região de núcleos leves até núcleos pesados e super-pesados. Na região dos núcleos exóticos leves, fenômenos como a clusterização e o halo nuclear estão entre as descobertas mais recentes. Alguns núcleos leves, como o 11Li, apresentam uma estrutura formada por um caroço central mais estável, circundado por um halo de nêutrons de valência que pode se estender a grandes distâncias do caroço, de modo que o raio do 11Li pode ser comparável ao de núcleos muito mais pesados como o 208Pb. Este tipo de fenômeno mostra que a matéria nuclear pode existir em densidades muito inferiores às densidades usuais de núcleos estáveis. Além disso, alguns destes núcleos são exemplos reais de sistemas de 3 corpos. O 11Li por exemplo, é formado por um caroço de 9Li + 2 nêutrons. O 11Li é um núcleo ligado com uma meia-vida de 8,75 ms, entretanto, se remover 1 nêutron do 11Li, o núcleo residual 10Li não é mais ligado e decai quase que imediatamente em um 9Li e um nêutron, de modo que, qualquer subsistema de 2 corpos, seja o 10Li ou os 2 nêutrons (di-neutron), não são ligados. O estudo de sistemas de 3 corpos é um problema fundamental em física e tanto o 11Li como o 6He são exemplos de sistema de 3 corpos, constituindo um `laboratório` para estes estudos.
Núcleos fora da linha de estabilidade como estes podem ter um papel na astrofísica nuclear, seja no processo de nucleossíntese no big-bang como em explosões de supernovas e em estrelas de nêutrons. Já há algumas décadas, é possível se produzir feixes secundários de núcleos exóticos em laboratório e realizar experiências de espalhamento que permitem investigar a estrutura de halo e de cluster. No Brasil temos o equipamento RIBRAS no IFUSP que produz feixes de núcleos como o 6He, 8Li, 7Be, 8B e outros.
Neste curso, abordaremos principalmente a região de núcleos leves onde fenômenos tipo clusters e halos são observados. A importância destes nuclídeos em alguns aspectos da astrofísica nuclear também será abordada. Será apresentada a pesquisa experimental feita nesta área no Laboratório Aberto de Física Nuclear (acelerador Pelletron) do IFUSP.
Este curso consiste de 4 palestras (vídeos) de 20 minutos cada, onde serão abordados os seguintes temas:
1- Propriedades gerais do núcleo atômico.
2- Núcleos estáveis leves (clusters nucleares)
3- Núcleos fora do vale de estabilidade: núcleos exóticos, núcleos halo de prótons e nêutrons.
4- Experimentos com núcleos estáveis e exóticos nas linhas 30B e RIBRAS do acelerador Pelletron-USP.
- Será realizada uma visita presencial ao Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN - Pelletron), onde serão oferecidas atividades de demonstração. A visita terá duração aproximada de 2 horas.
Equipe: Leandro Gasques, Rubens Lichtenthäler Filho, Osvaldo Camargo Botelho dos Santos (pós-doc), Valdir Scarduelli (pós-doc).
