Questões de Concurso sobre Física Subatômica (Física de partículas)

Considere a reação nuclear:

Aplicando-se as leis de conservação, o núclídeo formado é necessariamente

A câmara de Wilson e a câmara de bolhas são dispositivos históricos utilizados para visualizar trajetórias de partículas carregadas, baseando-se em estados termodinâmicos metaestáveis. Enquanto a câmara de Wilson utiliza um vapor supersaturado, a câmara de bolhas opera com um líquido superaquecido, onde a passagem de uma partícula ionizante fornece a energia necessária para a formação de núcleos de:

No experimento histórico de Rutherford, Geiger e Marsden, que levou à descoberta do núcleo atômico, a detecção das partículas alfa espalhadas pela folha de ouro não era feita eletronicamente, mas, sim, visualmente, através de um microscópio focado em uma tela de sulfeto de zinco, que emitia pequenos flashes de luz ao ser atingida. Esse fenômeno é denominado:

Um neutrino é emitido nos processos básicos de decaimento radioativo em que radiação beta é irradiada.

O CERN (Organização Europeia de Pesquisa Nuclear), do qual o Brasil é membro, é uma instituição que disponibiliza dados de experimentos em Física de Partículas para fins educacionais e de pesquisa. Uma atividade proposta para estudantes da Educação Básica, utilizando dados coletados no laboratório do CERN, avalia características físicas resultantes de colisões entre partículas. Na análise da colisão entre feixes, quais quantidades físicas são conservadas?

Uma das características da Ciência Aberta é a construção de redes de colaboração científica. Buscando mobilizar esse tema em uma metodologia de ensino por projetos, qual alternativa representa ações adequadas?

Segundo o Modelo-Padrão, toda matéria de que se tem notícia é composta por três tipos de partículas elementares: léptons, quarks e mediadoras.

Léptons, da palavra grega que significa “leve”, é a família das partículas de menor massa, como

Um fóton de 3 MeV interage com a matéria e produz um par elétron-pósitron. A energia mínima necessária para que isso ocorra é:

Uma partícula carregada penetra em um meio e interage até parar completamente, conforme a figura abaixo. Assinale a alternativa INCORRETA.

As interações fundamentais da natureza são responsáveis por todos os fenômenos físicos conhecidos, desde o comportamento das partículas subatômicas até a estrutura do Universo. As teorias modernas descrevem essas interações por meio de partículas mediadoras específicas, conhecidas como bósons de gauge. Com base nesses conceitos, assinale a alternativa correta:

Em um laboratório didático de física, um professor monta um experimento de interferência e difração da luz por meio de uma dupla fenda (o famoso experimento de Thomas Young). Nele, um laser de comprimento de onda 630 nm incide perpendicularmente em uma película que possui duas fendas bem estreitas, distantes 0,10 mm uma da outra. O anteparo onde se dá a interferência é colocado a 2,00 m da película e nele se observam as franjas de interferência, conforme ilustra a figura a seguir:

A partir dos dados do experimento, pode-se concluir que a distância entre os centros de duas franjas de interferência construtiva consecutivas (máximos de interferência) é de

Um fóton com um comprimento de onda inicial de 0,10 nm colide com um elétron inicialmente em repouso. Após a colisão, o fóton é espalhado com um ângulo de 60º em relação à sua direção original. Sabendo que cos 60° = 0,5, dada a constante de Compton 2,43 × 10⁻¹² 𝑚 e usando a fórmula do efeito Compton para calcular a mudança no comprimento de onda do fóton espalhado, podemos determinar o novo comprimento de onda do fóton após o espalhamento, que é de

No efeito Compton, um fóton incide sobre um elétron inicialmente em repouso e é espalhado, fazendo com que o elétron recue. Quando o ângulo de espalhamento 𝜑 varia de 0º a 90º, o ângulo de recuo do elétron θ varia no intervalo

No processo de emissão espontânea, o sistema tende a emitir radiação de forma isotrópica em relação à direção de propagação, sem uma relação de fase bem definida.

Ocorre inversão da população quando a quantidade de átomos no estado excitado supera a de átomos no estado fundamental, o que faz que a quantidade de fótons emergentes aumente.

Ao adentrar na atmosfera, a radiação eletromagnética (REM) está sujeita à interação com partículas dispersas que provocam alteração na direção de propagação. Considerando partículas atmosféricas com dimensões da ordem de 1/10 do comprimento de onda (λ) da REM incidente e com dimensões variando de 1/10 a dez vezes o valor de λ da REM, assinale a opção que indica os fenômenos de alteração na direção de propagação, decorrentes, respectivamente, da interação da REM com tais partículas.

Duas partículas de massas $m_1$ = 1,5 𝑘𝑔 e $m_2$ = 2,5 𝑘𝑔 estão localizadas no espaço de acordo com os seguintes vetores de posição: $\overrightarrow{r_1}$ =−2𝑖̂−2𝑗̂ (𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠) e $\overrightarrow{r_2}$ = 2𝑖̂ + 2𝑗̂ (𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠). Quando 𝑡=0, uma força $\overrightarrow{F_1}$ = 3𝑖̂ + 4𝑡𝑗̂ (𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠) começa a atuar sobre $m_1$, e, simultaneamente, uma força $\overrightarrow{F_2}$ =−3𝑖̂ − 8𝑗̂ (𝑁𝑒𝑤𝑡𝑜𝑛𝑠) começa a atuar sobre $m_2$.

O instante em que a aceleração do centro de massa do sistema muda de sentido e a magnitude da aceleração do centro de massa do sistema no sexto segundo são, respectivamente, iguais a

O aprisionamento de éxcitons na rede cristalina se dá basicamente por três principais motivos: formação de self-trapped éxcitons intrínsecos; formação de defeitos (trapped ou bound éxcitons); e formação de self-trapped éxcitons extrínsecos.

Sobre a dualidade onda-partícula, assinale a alternativa correta.

Os raios X foram descobertos em 1895 por Wilheelm Conrad Rontgen. Foram produzidos, pela primeira vez, por um feixe de raios catódicos (depois descobriu-se ser um feixe de elétrons) incidindo sobre a superfície de vidro de um tubo. O feixe de raios catódicos era disparado através de um gás. Sobre os raios X, julgue cada a afirmativa seguinte como verdadeira (V) ou falsa (F):

I. São produzidos devido à desaceleração de elétrons de alta energia ao atingirem um alvo.

II. São produzidos quando um átomo, ao ser atingido por um outro átomo, perde um elétron das camadas mais internas.

III. São produzidos por vibrações atômicas devido a colisões com elétrons.

Marque uma alternativa como resposta: