Fisica

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A Física Nuclear tem como objetivo a investigação da origem, evolução, estrutura e fases da

matéria nuclear de interação forte. Questões fundamentais em aberto levaram a Física

Nuclear a ampliar seus horizontes e hoje seu alcance se estende desde as partículas mais

fundamentais, como os quarks, até gigantescas estruturas do universo, como as super-novas.

De fato, os fenômenos nucleares estão relacionados a um enorme intervalo de energia e às

mais diversas escalas de comprimento.

A comunidade internacional de Física Nuclear desenvolve um programa balanceado de

esforço experimental e teórico para responder a diversas questões chaves. Existe um

consenso internacional sobre a importância destas questões, já que elas receberam

formulações quase idênticas nos relatórios do "Nuclear Science Advisory Committee"

(NSAC-EUA) em 2007 e do "Nuclear Physics European Collaboration Committee"

(NUPECC- União Européia) em 2004. Estas questões e as instalações onde estas questões

podem receber respostas estão listadas abaixo:

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O papel original e central da Física Nuclear é buscar a compreensão das propriedades dos

núcleos e da matéria nuclear. Esta é uma tarefa das mais árduas, que parece ser melhor

resolvida se for feita por etapas sucessivas: das equações básicas da QCD, através de teorias

de campos efetivos até a interação nucleon-nucleon, sistemas de poucos corpos e núcleos

muito leves; em seguida, usando as diferentes aproximações para descrever a estrutura

nuclear, indo de "Green's Function Monte Carlo" (GFMC) ao modelo de camadas “no-core”

ou teoria funcional de densidade. Cálculos baseados em interações microscópicas de

nucleon-nucleon, com a inclusão de forças de 3 corpos obtiveram sucesso quantitativo na

descrição de propriedades de núcleos leves. No entanto este acordo ainda não foi obtido para

núcleos pesados. Este é um problema não apenas da descrição de núcleos pesados, mas é

comum à descrição de outros sistemas complexos, como proteínas, por exemplo.

O objetivo primordial da Física Nuclear é desenvolver uma teoria completa e preditiva dos

núcleos complexos. Em todo mundo isto levou ao desenvolvimento de feixes radioativos de

alta qualidade, pois eles permitem passar da imagem unidimensional onde somente a massa

do núcleo variava, à imagem bidimensional onde tanto o número de prótons como de

nêutrons pode variar sobre uma grande extensão. Feixes radioativos podem ser obtidos pela

fragmentação em vôo ou pelo processo "Isotope Separation On-Line" (ISOL). Existem hoje

várias instalações em funcionamento dos dois tipos em vários países (Alemanha, França,

USA, Japão, Suíça, Canadá etc) e outros tantos em construção ou em projeto. A procura por

elementos super-pesados é um campo ativo na Rússia, Alemanha e Japão.

No Brasil (USP), está em funcionamento desde 2004 o sistema de duplo solenóide

supercondutor RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil), que é a primeira instalação

experimental no hemisfério sul que permite produzir feixes radioativos leves e de baixa

energia.

A abundância dos núcleos H, He e Li foi produzida na nucleossíntese primordial, que

aconteceu durante o esfriamento que se seguiu por volta de 3 minutos após do Big-Bang.

Todos os outros elementos químicos existentes no universo foram produzidos por meio de

reações nucleares em estrelas, explosão de supernovae, novae, estrelas de nêutrons, etc. É

outro objetivo central da Física Nuclear explicar a origem e a abundância da matéria no

Universo. A astrofísica nuclear tem como objetivo responder as questões fundamentais, tais

como: a origem dos elementos; o mecanismo do colapso do caroço nas supernovas; a

estrutura e esfriamento de estrelas de nêutrons e a presença de matéria estranha;