A interação de fótons com a matéria é regida por três processos principais. A probabilidade de ocorrência de cada um desses processos é função da energia do fóton incidente e do número atômico (Z) do material absorvedor, conforme ilustrado de forma esquemática no gráfico abaixo.



Considerando o gráfico, onde as regiões (I), (II) e (III) representam a dominância de um dos processos de interação, assinale a opção que identifica corretamente o mecanismo predominante em cada uma delas.

No projeto e operação de reatores nucleares, o entendimento dos mecanismos de interação entre nêutrons e a matéria é fundamental para o controle da reação em cadeia, o dimensionamento de blindagens e a análise de segurança. Considerando os principais processos de interação, assinale a opção incorreta.

Ao longo da história da ciência, a compreensão da estrutura da matéria tem sido um pilar fundamental para o avanço do conhecimento. Desde as primeiras ideias filosóficas até os modelos baseados em evidências experimentais, a concepção do átomo passou por diversas transformações. Cada novo modelo atômico surgiu para explicar fenômenos observados que as teorias anteriores não conseguiam, revelando camadas mais profundas e complexas da realidade subatômica.

Considerando a evolução histórica e as principais características dos modelos atômicos que moldaram nosso entendimento da estrutura da matéria, analise os itens a seguir:

I. O modelo atômico de Dalton propôs que o átomo era indivisível e que possuía um núcleo central onde se concentrava a carga positiva.
II. No modelo de Rutherford, os elétrons giravam em órbitas bem definidas, e ao passar de uma órbita mais energética para uma menos energética, emitiam luz de um espectro contínuo.
III. O modelo atômico de Bohr estabeleceu que os elétrons se movem em órbitas quantizadas ao redor do núcleo, podendo mudar de nível energético ao absorver ou emitir energia.
IV. O modelo atômico de Thomson foi o primeiro a propor a existência de partículas subatômicas (elétrons) incrustadas em uma massa esférica de carga positiva.

Está correto o que se afirma em

Um nêutron livre, com massa aproximadamente igual a m_n = 1,67ꞏ10⁻²⁷ kg e viajando a uma velocidade de v_n = 2ꞏ10⁷ m/s (um nêutron rápido), colide frontalmente e é absorvido por um núcleo de Deutério (que possui um próton e um nêutron, massa aproximadamente m_D ≈ 2m_n). Imediatamente antes da colisão, o núcleo de Deutério estava em repouso. Considerando que a colisão é perfeitamente inelástica (o nêutron e o núcleo se unem, formando um núcleo de Trítio).

A velocidade do núcleo resultante (Trítio) imediatamente após a colisão será

O segundo princípio da Termodinâmica impõe uma limitação fundamental aos processos de conversão de energia térmica em trabalho. Esse princípio pode ser enunciado da seguinte forma:

“É impossível construir uma máquina térmica que opere em ciclos e tenha como único efeito retirar calor de uma fonte e convertê-lo integralmente em trabalho.”

A partir dessa formulação, é correto inferir que

Um dos isótopos de radônio existentes é integrante da série de decaimento do U-238. Trata-se de um radionuclídeo que decai por emissão alfa e possui grande importância radiobiológica, pois pode ser incorporado pelo organismo por inalação, depositando dose diretamente nos pulmões.

Na série em que esse radônio se encontra, o pai da série é o U-238, que também decai por alfa, transmutando-se sucessivamente até a formação do radônio (vide figura).



Considerando que a linha vertical representa uma transmutação alfa e a linha diagonal uma transmutação beta menos (β^- ), assinale a opção que apresenta a melhor representação para o radônio pertencente à série do U-238.

Um especialista em detecção de radiações ionizantes ficou responsável por investigar amostras que haviam sido analisadas por espectrometria alfa, beta e gama.

Durante a análise dos resultados, o especialista observou os espectros obtidos e verificou que cada tipo de radiação apresenta uma assinatura característica, conforme ilustrado nos gráficos a seguir.



Os gráficos que melhor representam as espectrometrias alfa, beta e gama, respectivamente, são

A figura a seguir apresenta um espectro de raios gama característico, obtido com um detector HPGe de alta resolução, para uma fonte radioativa cuja energia de emissão principal é conhecida por ser maior que 2 MeV.



Considerando as interações da radiação com o detector e seus arredores, assinale a opção que apresenta corretamente as características espectrais associadas aos índices de (a), (b), (c), (d) e (e):

O decaimento radioativo é o processo pelo qual núcleos atômicos instáveis se transformam em núcleos mais estáveis, emitindo radiação (partículas ou energia). Os tipos mais comuns de decaimento são alfa (α), beta (β) e gama (γ), cada um alterando o núcleo de maneira distinta e possuindo diferentes características de poder de penetração.

Considerando as características e o efeito de cada decaimento no núcleo atômico, assinale a opção correta.

A escolha do detector de radiação adequado é crucial em física nuclear aplicada, radioproteção e análise ambiental, pois cada tipo de detector possui características distintas de resolução energética, eficiência e necessidade operacional, afetando diretamente a qualidade da medição.

Deseja-se selecionar o detector mais apropriado para três cenários distintos de medição de radiação ionizante. A tabela a seguir lista três tipos comuns de detectores:



Considerando as características desses detectores, analise os itens a seguir:

I. O Detector a Gás é a melhor escolha para a medição da taxa de dose de radiação em uma área de trabalho, embora não forneça informações detalhadas sobre a energia dos fótons.
II. O Detector cintilador apresenta a melhor resolução energética entre os três, permitindo a separação precisa de picos gama com energias muito próximas.
III. O Detector HPGe é o mais indicado para a detecção de raios gama de alta energia, exigindo, contudo, resfriamento criogênico para alcançar resolução ideal. IV. Para a identificação isotópica de amostras ambientais que contenham diversos radionuclídeos, a alta resolução energética do Detector HPGe é preferível à eficiência intrínseca do Detector NaI(Tl).

Está correto o que se afirma em