Questões de Concurso sobre Física Subatômica (Física de partículas)

Em um experimento, incide-se uma onda eletromagnética sobre um metal e observa-se que não há emissão de elétrons do material.

Para que esse material emita elétrons é necessário apenas que

Considere a seguinte situação: uma radiofarmácia preparou uma dose de um radiofármaco marcado com iodo-123 às oito horas da manhã, porém 14 mCi do composto devem ser aplicados às 14 horas. Nessas condições é correto afirmar que a atividade que deve ser colocada na seringa no momento do preparo corresponde a aproximadamente:

Dados: e^-0,693 = 0,5; (0,5)^-0,5 = 1,41; (0,5)^0,5 = 0,71; (0,5)^-1,5 = 2,8; (0,5)^1,5 = 0,35; (0,5)^-2 = 4; (0,5)² = 0,25.

Um potencial elétrico coulombiano produzido por uma partícula pontual com carga Q tem intensidade V em um ponto que está a uma distância D da partícula. Em um outro ponto, a uma distância D/3 da mesma partícula, quanto vale a magnitude do potencial elétrico?

Esse laser emite mais que 2,00 × 10²⁰ fótons por segundo.

No ano de 2023, o modelo atômico proposto pelo físico dinamarquês Niels Bohr completará 110 anos. O físico utilizou a estrutura do modelo planetário de Rutherford e incluiu algumas ideias propostas por Max Planck. Bohr postulou que os elétrons ocupariam apenas determinadas órbitas circulares ao redor do núcleo. Nestas órbitas, que foram denominados estados estacionários ou níveis de energia, os elétrons poderiam girar indefinidamente sem perder energia e, portanto, sem emitir radiação. Tais órbitas, que foram caracterizadas com um número quântico n, podiam assumir valores inteiros e uma energia específica para cada nível. Na figura apresenta-se um diagrama com os níveis de energia, em elétron-volts (eV), para o átomo de hidrogênio. Quando um elétron que ocupa o nível n = 3 retorna para o n = 1 (estado fundamental), emite um fóton cujo valor da frequência será de _______ Hz.

Adote o valor da constante de Planck igual a 4 . 10^-15 eV/s.

Assinale a alternativa que completa a lacuna acima.

Uma partícula P se move no plano x-y e tem sua trajetória determinada pelo vetor 𝑟⃗(𝑡) = 𝐴[cos(𝜔𝑡) 𝑖⃗+ sen(𝜔𝑡) 𝑗⃗]. Com relação à trajetória, velocidade e aceleração da partícula, é CORRETO afirmar:

O cristal de cloreto de césio (CsCl) tem estrutura cúbica, na qual os íons Cs⁺ ocupam a posição central da célula unitária e os íons Cl^- ocupam os vértices da célula unitária. Se os raios iônicos do íon Cs⁺ e do íon Cl^- são 0,169 e 0,181 nm, respectivamente, qual o valor do parâmetro de rede em angstrons?

Um professor de ciências físicas e biológicas de certa universidade ministrou uma aula quanto à física de partículas. No decorrer da aula, ele informou os seus estudantes que as partículas podem ser classificadas de acordo com diversos critérios físicos. Um desses critérios é fazer uma distinção segundo a ação ou não da força forte sobre a partícula. Nesse arcabouço, o professor comunicou que as partículas sobre as quais a força forte atua são denominadas hádrons; e as partículas sobre as quais a força forte não atua são léptons. Além disso, nos léptons, a interação dominante é a força fraca. Com base nisso, assinale a alternativa que corresponde a um hádron.

O modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio partiu do rascunho modelo planetário, mas acrescentou suposições sobre os elétrons. Assinale a alternativa que não foi apresentada por Bohr a esse respeito.

Uma partícula quântica é descrita pela função de onda unidimensional e independente do tempo Ѱ(x) = A exp(−η²x²/2), onde A e η são constantes, e x é uma posição no eixo horizontal.

Dessa maneira, podemos afirmar que o valor médio da posição x é

Considere o diagrama de níveis de energia para um átomo de um elétron, ilustrado na figura a seguir.

Considerando as séries de Lyman, com nível final do estado fundamental n = 1, o maior comprimento de onda nessa série é igual a

A todo instante, raios cósmicos atingem a atmosfera terrestre e colidem com núcleos atômicos. Dessa interações, é formada uma cascata de partículas que permeia nossa atmosfera. Muitas dessas partículas são instáveis, o que significa que, após determinado intervalo de tempo (tempo de vida), elas decaem. Seja um múon criado a uma altitude de 100 km e que se movimento com uma velocidade vertical em direção ao solo de 0,9999$c$.

Sabendo que seu tempo de vida, em repouso, é de 2,2 $\mu$s, a mínima altitude que essa partícula atinge, aproximadamente, é de

Qual propriedade define o comportamento das partículas classificadas como bósons?

As leis que se conservam durante a colisão de um próton com um elétron são:

Partículas instáveis, denominadas mésons μ, são produzidas pela incidência de raios cósmicos sobre as elevadas regiões da atmosfera terrestre.

Para um referencial R’, em repouso em relação a esses mésons, tais partículas deveriam se desintegrar muito rapidamente após seu surgimento, durando apenas um intervalo de tempo Δt’ e não deveriam ser detectadas na superfície da Terra. No entanto, são detectadas e em abundância! Esse “problema” só é compreendido sob a interpretação relativística do movimento dos mésons, já que eles se movem a altíssimas velocidades em relação à superfície da Terra.

Ao se observar o movimento de um méson μ, a partir da superfície da Terra, mede-se seu tempo de vida como sendo Δt = 15,9 ∙ Δt’. Considerando que, em relação à R’, esse méson percorre 660 m, então, para um observador na superfície da Terra, tal méson percorre, em m, uma distância igual a

Considere um sistema de coordenadas $x,y,z$ com respectivos vetores de base {$\hat{i},\hat{j},\hat{k}$}, sendo $z$ a coordenada vertical. Uma partícula de massa $m$ e carga elétrica de módulo $q$ é colocada em movimento no vácuo, com velocidade $\overrightarrow{v}$ = $v$sen$\theta$$\hat{j}$ - $v$ cos $\theta \hat{k}$, em um espaço tridimensional. Nesse espaço, existem um campo magnético uniforme, $\overrightarrow{B}=B\hat{i}$, e um campo gravitacional constante, $\overrightarrow{g}$ = -$g\hat{k}$. O ângulo $\theta$ é escolhido de tal forma que a energia cinética da partícula seja conservada.

Dadas essas informações, é possível inferir que a energia cinética da partícula é igual a

A constante de Planck, representada pela letra ℎ, é uma das constantes fundamentais da Física. Tem um papel importante na Física Moderna, aparecendo sempre no estudo de fenômenos em que a explicação por meio da Mecânica Quântica é relevante. Tem o seu nome em homenagem a Max Planck, um dos fundadores da teoria quântica. Uma maneira de medir a constante de Planck é através do efeito Hertz, representado esquematicamente abaixo na figura. Uma fonte de luz atinge uma placa de sódio e cria no circuito uma corrente elétrica 𝐼, medida por um amperímetro 𝐴, com tensão externa 𝑉. Neste experimento, no qual se usa luz monocromática e um fotocatodo de sódio, encontramos um potencial de corte de 1,85 V para 𝜆 =3000 angstrom, e de 0,82 V para 𝜆 =4000 angstrom. Usando estes dados e a velocidade da luz 𝑐 = 3 × 10⁸ m/s, qual o valor da constante de Planck ℎ no S.I.?

Três discos polarizadores possuem seus centros colineares igualmente espaçados. O primeiro disco, localizado em uma extremidade, possui seu eixo de transmissão perpendicular ao terceiro, localizado na outra extremidade. O disco do meio gira sobre seu eixo com velocidade angular $\omega$. Se uma onda eletromagnética entra por um dos discos das extremidades calcule a intensidade do feixe que emerge do disco da outra extremidade.

Considere um Processo W de decaimento nuclear pelo qual um núcleo excitado captura um elétron orbital de uma das camadas internas do átomo. O elétron capturado deixa para trás uma lacuna na camada atômica orbital, e no núcleo um próton é convertido em um nêutron.

Então, esse Processo W consiste em um(a)

Em um experimento de Stern-Gerlach, um feixe de átomos de prata passa por um gradiente de campo magnético dB/dz de magnitude 1,0 T/mm que é estabelecido ao longo do eixo z. Esta região de campo tem um comprimento w de 2,0 cm na direção do feixe. A velocidade dos átomos é de 500 m/s. A que distância os átomos foram defletidos quando saem da região do gradiente de campo?

A massa de um átomo de prata é 1,8 x 10⁻²⁵ kg.