Questões de Concurso sobre Física Subatômica (Física de partículas)

Radiação do tipo raios X possui energia relativamente alta e é apropriada para investigar a estrutura cristalina de sólidos. É possível, por meio de difração de raios X, investigar os arranjos dos átomos e determinar suas distâncias em cristais com estrutura desconhecida. Cobre metálico foi analisado em um experimento de difração de raios X que produziu um pico de Bragg de primeira ordem em um ângulo θ = 29º. O experimento foi realizado com radiação de raios X de comprimento de onda de 1,2 angstroms. Qual é o espaçamento mínimo, em angstroms, entre os planos de difração formados pelos átomos do cobre metálico?

(Dado: sen 29° =0,48)

O conceito de bandas de energia, desenvolvido em 1928, permite entender diversas propriedades dos sólidos. A natureza das bandas de energia determina se um material é um isolante, um semicondutor ou um condutor. Nos isolantes, no zero absoluto, a banda de energia mais elevada que está completamente preenchida de elétrons é a banda da valência. A banda mais elevada seguinte, chamada de banda de condução, é completamente vazia, não existem elétrons em seus estados. A diferença de energia entre essas duas bandas é denominada de “bandgap” do material isolante. No caso de materiais translúcidos, como vidro ou cristal, por exemplo, qual a técnica espectroscópica pode ser utilizada para determinação e estimativa dessa diferença de energia?

No núcleo atômico, há duas forças agindo: uma atrativa e outra repulsiva. A existência dessas forças resulta em, aproximadamente, 270 núcleos estáveis e em centenas de outros núcleos não estáveis. Sobre os núcleos pesados estáveis, é correto afirmar que

Uma fissão nuclear ocorre quando um núcleo pesado, tal como urânio-235 (²³⁵U), é partido em dois núcleos menores. A quantidade de energia liberada em cada evento de fissão do ²³⁵U é, aproximadamente, de

O tempo de vida próprio de um méson $\pi$ é 2,6.10^-8 s. Se um feixe dessas partículas se move com velocidade 0,95c em relação ao solo, qual a distância, em metros, que essa partícula percorre até se desintegrar?

Sobre os sistemas de segurança e o processamento de rejeitos radioativos, é correto afirmar que

Considerando os três tipos de radiação alfa, beta e gama, é correto afirmar que o poder de penetração é

O fenômeno do efeito fotoelétrico consiste na liberação de elétrons pela superfície de um metal, após a absorção da energia proveniente da radiação eletromagnética incidente sobre ele, de tal modo que a energia total da radiação seja parcialmente transformada em energia cinética dos elétrons expelidos. Analise as afirmativas abaixo, relativas à explicação desse fenômeno, tendo por base o modelo corpuscular da luz.

I - A energia cinética máxima dos elétrons expelidos depende apenas da intensidade da radiação eletromagnética incidente e da função trabalho do metal.

II - Os elétrons com energia cinética nula adquiriram energia suficiente para serem arrancados do metal.

III- Para que os elétrons sejam expelidos do metal, é necessário que a intensidade da radiação incidente seja suficientemente alta, independentemente da frequência da radiação.

Assinale a opção correta.

Um raio X com comprimento de onda 0,300Å é espalhado por um elétron e sofre um desvio de 60° em relação a sua direção de incidência. Sendo assim, o aumento percentual em seu comprimento de onda é de

Dado: Comprimento de onda de Compton do elétron = 2,43.10^-12 m

Suponha que uma amostra pura de um material contendo 1.000 núcleos radioativos seja colocada em uma caixa lacrada. Considere, também, que a meia-vida desse isótopo seja de 59 minutos. Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta, após 3 horas, a quantidade teórica de núcleos radioativos que não sofreram decaimento e, portanto, permanecem na caixa.

Um elétron, movendo-se sobre uma reta, tem sua função de onda dada por Ψ (x ) = A e ^-|x|/a , onde A e a são números reais com dimensão apropriada. O valor de A é :

Na figura a seguir está representado o gráfico da importância relativa dos três processos mais relevantes de interações da radiação gama e X com a matéria.

As curvas mostram os valores de número atômico Z do meio absorvedor e energia do fóton incidente no meio para os quais dois tipos de interação são igualmente prováveis.

Na figura, 1, 2 e 3 correspondem, respectivamente, às regiões onde as seguintes interações são dominantes:

Um átomo, em seu primeiro estado excitado, pode decair para o seu estado fundamental pelos processos de

Considere um elétron confinado a uma região de tamanho comparável a um átomo (da ordem de 10^-11m) . A incerteza em sua energia cinética, em J, é da ordem de:

O átomo X decai por emissão de pósitron para o elemento Y, onde Z é o número atômico e A é a massa atômica. Assinale a opção que expressa este decaimento.

Em relação ao processo de proteção por blindagem, analise as afirmativas.

I. O chumbo é utilizado para blindagem de feixes de elétrons.

II. O coeficiente de atenuação total µ depende do material atenuador e da energia do feixe incidente.

III. Para fontes que emitem fótons de várias energias, os parâmetros experimentais da camada semirredutora (HVL) e da decirredutora (TVL) são utilizados para cálculo de espessura de blindagem.

IV. Os parâmetros da camada semirredutora (HVL) e decirredutora (TVL) são definidos como sendo a espessura de material que atenua, respectivamente, a um fator de 5 e 10 a intensidade do feixe de fótons.

Estão corretas apenas as afirmativas

Considere as afirmações referentes à Física Moderna.

I. Os fótons (quanta do campo magnético) têm características de onda e, ao mesmo tempo, de corpúsculo.

II. O efeito fotoelétrico consiste na emissão de fótons por uma superfície metálica quando é atingida por elétrons.

III. A energia de uma onda eletromagnética de frequência f pode apenas possuir valores múltiplos de uma energia mínima igual a h. f, sendo h a constante de Planck.

Está correto o que se afirma APENAS em

Analise a figura abaixo.

Um elétron com energia cinética de 1,000MeV colide com um pósitron em repouso. As duas partículas se aniquilam emitindo dois fótons, conforme a figura acima. Qual é a energia de cada fóton?

Dados: massa do elétron m = 9,109x10^-31kg,

carga do elétron e = 1,602x10^-19C,

velocidade da luz c = 2,998x10⁸m/s.

Um átomo de um elétron possui os níveis de energia de seus estados ligados, dados pela figura a seguir.

O núcleo desse átomo é:

Dado: energia de Rydberg Ry=13,6eV

Com relação à câmara de ionização padrão (ar livre), analise as afirmativas a seguir.

I. É um instrumento capaz de medir exposição diretamente através da coleta de cargas de um único sinal produzidas por elétrons secundários criados em um volume de ar de massa conhecida.

II. Para prevenir correções de atenuação, a diferença de potencial entre os eletrodos deve ser grande o suficiente para coletar todos os pares de íons.

III. Quanto maior a energia dos fótons incidindo na câmara de ionização padrão, maior é o alcance dos elétrons e, portanto, maior a separação entre as placas, dificultando a uniformidade do campo elétrico e diminuindo a taxa de recombinação de íons.

Assinale: