Questões de Concurso sobre Física Atômica e Nuclear

A condição de criticai idade pode ser estabelecida por meio da análise da composição do material ($B_2^m$) e da geometria do núcleo ($B_2^g$). Para que se tenha uma condição subcrítica, é preciso:

Qual propriedade define o comportamento das partículas classificadas como bósons?

Considerando-se que se faça incidir luz sobre um dado material homogêneo cuja função trabalho valha 4,2 eV e sabendo-se que a constante de Planck vale 4,2 × 10⁻¹⁵ eV ∙ s e que a velocidade da luz no vácuo vale 3,0 × 10⁸ m/s, é correto concluir que a menor frequência dessa luz capaz de arrancar elétrons desse material é

Em Física, o efeito Compton, ou também denominado de espalhamento Compton, é o espalhamento de um fóton 𝛾 por uma partícula carregada, geralmente um elétron 𝑒, que resulta em uma diminuição da energia (aumento do comprimento de onda 𝜆) do fóton espalhado, tipicamente na faixa de raios-X ou de raios gama (como motrado na figura abaixo). Se o deslocamento compton é a metade do comprimento de onda compton, e a razão entre o comprimento de onda compton e o comprimento de onda do fóton incidente é igual a √3 − 1, qual será o ângulo de espalhamento do fóton 𝜙 em graus?

Com base na natureza ondulatória da matéria toda partícula é descrita por uma onda, que fornecerá a densidade de probabilidade da mesma. A solução da equação de Schrödinger nos fornece a forma de onda da partícula submetida a um dado potencial.

$-\frac{{\hslash }^2}{2m}\frac{d^2\psi \left(x\right)}{d{x}^2}+V\left(x\right)\Psi \left(x\right)$ $=E\Psi (x)$

Com base nisso considere uma partícula de massa m em uma caixa de comprimento L submetida ao seguinte potencial:

$V(x)=\{\begin{array}{c}0,para0<x<L\\ \infty ,parax<0ex>L\end{array}$

Qual é o estado fundamental de energia para a partícula nessas condições?

O monóxido de carbono é um gás levemente inflamável, inodoro e muito perigoso, devido à sua grande toxicidade. É produzido pela queima, em condições de pouco oxigênio e/ou alta temperatura, de carvão ou outros materiais ricos em carbono, como derivados de petróleo, por exemplo, pelos motores dos veículos. A molécula diatômica de monóxido de carbono CO é representada por um átomo de carbono e outro de oxigênio. Na figura, a seguir, a curva sólida mostra o comportamento do potencial 𝑈(𝑟) deste arranjo em função da distância entre os átomos 𝑟, enquanto que a linha tracejada é uma aproximação parabólica em torno da posição equilíbrio 𝑟 = 𝑎. Se tratarmos este problema, do ponto de vista da mecânica clássica, como duas massas distintas atreladas por uma mola horizontal de constante elástica 𝑘 e massa reduzida 𝜇, qual seria o valor de 𝑘 e do comprimento de onda 𝜆 da vibração mecânica gerada pela molécula de CO?

Dados: massa atômica do carbono = 12 u.m.a., massa atômica do oxigênio = 16 u.m.a., raio molecular 𝑟 = 𝑎 =1,1 angstrom, energia de dissociação 𝐷 =10 eV, velocidade da luz no vácuo 𝑐 =300.000 km/s.

Conversões: 1 u.m.a.=1,66x10^-27 kg; 1 angstrom = 10^-10 m; 1 eV=1,6x10^-19 J.

Uma célula hexagonal compacta contém dois átomos do mesmo tipo, localizados nas posições atômicas de (0, 0, 0) e (1/3, 2/3, 1/2). Qual das opções abaixo é o fator de estrutura (F₁₁₂) correto do plano (112)?

Em uma medida de difração de raios X em policristais, realizada com radiação Cu Kα, quais elementos químicos geram fluorescência e aumentam o background da medida?

Um cristal de Mn5(Si O4)3 possui sistema cristalino cúbico e grupo espacial Ia-3d. Se os átomos de Mn ocupam os sítios de Wickoff 16a e 24c, os átomos de Si ocupam o sítio 24d e os átomos de O ocupam o sítio 96h, quantas moléculas por célula unitária possui esse cristal?

Uma fonte de luz monocromática com comprimento de onda igual a 550 $\mathring{A}$ gera 5 watts de potência. A velocidade da luz é igual a M 3 x 10⁸ m/s.

Assinale a opção que expressa o número de fótons emitidos por segundo pela referida fonte de luz.

Comprimentos de onda de elétrons muito menores que os ópticos são facilmente obtidos. Esta é a base para o poder de resolução muito maior que os microscópios eletrônicos têm sobre os microscópios ópticos (comprimentos de onda ∼ 4000 $\dot{A}$). Em alguns de seus experimentos, Davisson e Germer usaram elétrons acelerados por uma diferença de potencial de 54 V.

Qual é o comprimento de onda de Broglie desses elétrons?

Um modelo molecular simples para o DNA se baseia no funcionamento de um zíper ou fecho de correr que abre apenas em um sentido. Considere um zíper que possui N dentes e que um dente tem energia 0 quando fechado e energia ε quando aberto.

Sabendo que um dente só pode estar aberto se todos os dentes anteriores já estiverem também abertos, então se β = k_BT, é possível escrever a função de partição Z do zíper em uma temperatura T na forma

Considerando o Princípio da Incerteza de Heisenberg, elétrons em torno de núcleos atômicos têm energias da ordem de centenas de MeV. De acordo com tal princípio, um elétron confinado às dimensões nucleares com incerteza na posição da ordem de Δx ∼ 10^–15 m, tem uma energia cinética K da ordem de 200 MeV.

Qual seria a estimativa para Δx de um elétron, se sua energia cinética K for da ordem de 100 eV?

Um pósitron com energia cinética K = 2m_ec² participa de um evento de aniquilação com um elétron estacionário, resultando na emissão de dois fótons 1 e 2, de energias E₁ e E₂, com E₁ = 2E₂. Na expressão para K, m_e representa a massa do elétron e c é o módulo da velocidade da luz no vácuo.

Assinale a alternativa que apresenta o valor para E₁.

É possível estimar a idade de formação da Lua utilizando conhecimentos acerca do decaimento radioativo. Em uma amostra de rocha lunar, a razão entre o número de átomos de ⁴⁰K (radioativos) presentes para o número de átomos de ⁴⁰Ar (estáveis) é de aproximadamente 10%. Suponha que todos os átomos de argônio foram produzidos pelo decaimento de átomos de potássio, com meia-vida de 1,25 x 10⁹ anos. Considerando as informações do texto, assinale a alternativa que apresenta a melhor estimativa para a idade da rocha lunar em unidades de bilhões de anos.

Se necessário, considere ln(11) = 2,4 e ln(2) = 0,7, onde ln(x) representa o logaritmo natural do número x.

Seja um alvo de tungstênio cuja função trabalho é de 4,5 eV atingido por fótons com energia de 6,7 eV. Qual a velocidade dos elétrons mais rápidos ejetados da superfície do alvo: (Considere 1eV = 1,6x10^-19J e a massa do elétron = 9,1x10^-31kg).

Os materiais mais adequados para absorver partículas beta, nêutrons e raios gama são, respectivamente:

Qual partícula não pode ser acelerada por um ciclotron?

Pode-se considerar que, para colisões entre partículas atômicas com massa A < 13 e nêutrons com energia E < 10 $MeV$, a seção de choque no centro de massa do sistema é isotrópica. Uma consequência disso é que a probabilidade de um nêutron de energia $Ei$ sofrer uma colisão e passar a ter uma energia $Ef$ é dada pela equação abaixo:

$p\left(E_i\to E_f\right)$

$=\{\begin{array}{cc}\frac{1}{(1-\alpha )E},& \alpha E\le E_f\le E\\ 0,& Foradointervalo\end{array}$

Qual é a perda de energia média de um nêutron de energia igual a 6,4 $MeV$com um núcleo de ${}_1^{1}H$ ?

Sabe-se que kerma depende da energia total transferida ao material. Dose absorvida, por outro lado, depende da energia média absorvida na região de interação (local). Com base nisso, considere os pontos a seguir:

1. A composição atômica do meio é homogênea;

2. A densidade do meio é homogênea;

3. Existe um campo uniforme de radiação indiretamente ionizante; e

4. Não existem campos elétricos ou magnéticos não homogêneos.

Para essas condições, o kerma é: