Guía docente de Interacción Radiación Materia (M44/56/2/30)

Interacción de fotones y partículas con masa (cargadas y neutras) con la materia. 

Simulación Monte Carlo de la interacción radiación-materia.

Es importante tener conocimientos sobre física cuántica, física atómica y molecular y física nuclear. También se recomienda tener conocimientos sobre física de radiaciones. Dado que esta asignatura tiene un contenido eminentemente práctico, enfocado a la simulación Monte Carlo de la interacción radiación-materia, es recomendable tener conocimientos de programación en cualquier lenguaje (preferiblemente en FORTRAN).

El alumno conocerá:

-los procesos físicos básicos que se ponen en juego en la interacción de partículas cargadas y neutras con la materia.

-los mecanismos que dan lugar al depósito de energía en los materiales con los que interactúa la radiación

-la metodología básica con la que se lleva a cabo la simulación Monte Carlo de los procesos de interacción radiación-materia, así como las limitaciones que ésta lleva aparejadas.

El alumno será capaz de:

-analizar los procesos de interacción radiación-materia, estableciendo los mecanismos fundamentales puestos en juego e identificando los que sean dominantes en cada caso.

-resolver problemas relacionados con los distintos aspectos de la interacción radiación-materia.

-realizar simulaciones Monte Carlo de la interacción radiación-materia en situaciones sencillas usando alguno de los códigos disponibles y utilizando técnicas de reducción de varianza.

1. Interacción de partículas cargadas pesadas con la materia.

Mecanismos de pérdida de energía. Máxima energía transferida en una colisión única. Espectro de energía perdida en colisiones únicas. Poder de frenado. Energías de excitación media. Alcance.

2. Interacción de electrones y positrones con la materia

Mecanismos de pérdida de energía. Poderes de frenado de colisión y radiación. Producción de radiación. Alcance.

3. Fenómenos relacionados con la interacción de partículas cargadas con la materia.

Rayos delta. Poder de frenado restringido. Transferencia de energía lineal. Ionización específica. Straggling de energía y alcance.

4. Interacción de fotones con la materia

Mecanismos de interacción. Efecto fotoeléctrico. Efecto Compton. Producción de pares. Reacciones fotonucleares. Coeficientes de atenuación, de transferencia de energía y de absorción de energía

5. Neutrones

Fuentes de neutrones. Interacción de los neutrones con la materia. Dispersión elástica. Espectro de pérdida de energía en la interacción neutrón-protón. Reacciones con neutrones. Activación neutrónica. Fisión.

6. Simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales.

Conceptos básicos de la simulación Monte Carlo. Simulación del transporte de radiación. Promedios estadísticos e incertidumbres. Técnicas de reducción de varianza. Códigos de simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales. El código PENELOPE. Aplicaciones.

Simulación Monte Carlo del transporte de radiación en medios materiales. Utilización del código PENELOPE en disintos problemas de interés en física de radiaciones y física médica. Utilización de los programas de la distribución de PENELOPE para creación de materiales (material) y geometrías (pengeom y pengeomjar) y aplicaciones de carácter general (penmain).

• J.E. Turner. Atoms, radiation, and radiation protection. Wiley-VCH, 2007.

• F. Salvat. PENELOPE, a code system for Monte Carlo simulation of electron and photon transport. NEA, 2021.

• K.S. Krane. Introductory nuclear physics. Wiley, 1987.

• W.R. Leo. Techniques for nuclear and particle physics experiments: A how-to approach. Springer-Verlag, 1994.

• G.F. Knoll. Radiation detection and measurement. John Wiley & Sons, 2010.

• H. Nikjoo, S. Uehara, D. Emfietzogl. Interaction of radiation with matter. CRC Press, 2012.

• C. Leroy, P.-G. Rancoita. Principles of radiation interaction in matter and detection. World Scientific, 2009.

http://www.iaea.org/

http://www.icru.org/

http://www.icrp.org/

http://www.oecd-nea.org/

• MD01 Lección magistral (Clases teóricas-expositivas). Para transmitir los contenidos de las materias del módulo motivando al alumnado a la reflexión, facilitándole el descubrimiento de las relaciones entre diversos conceptos y formándole una mentalidad crítica. 
• MD02 Actividades prácticas (Clases prácticas). Para desarrollar en el alumnado las habilidades instrumentales de la materia. 
• MD03 Seminarios. Para desarrollar en el alumnado las competencias cognitivas y procedimentales de la materia. 
• MD04 Tutorías académicas: Para orientar al trabajo autónomo y grupal del alumnado, profundizar en distintos aspectos de la materia y orientar la formación académica integral del estudiante. 
• MD05 Estudio y trabajo autónomo del alumnado. Para favorecer en el estudiante la capacidad para autorregular su aprendizaje, planificándolo, diseñándolo, evaluándolo y adecuándolo a sus especiales condiciones e intereses. 
• MD06 Estudio y trabajo en grupo. Para favorecer en los estudiantes la generación e intercambio de ideas, la identificación y análisis de diferentes puntos de vista sobre una temática, la generalización o transferencia de conocimiento y la valoración crítica del mismo. 

Los estudiantes que concurran a la convocatoria ordinaria serán evaluados mediante evaluación continua, siendo la asistencia a clase obligatoria. Dicha evaluación se basará en los siguientes instrumentos:

• seguimiento del trabajo de los alumnos en las clases prácticas, resolución de problemas y desarrollo de proyectos individuales o en grupo, evaluándose las entregas de los informes/memorias realizadas por los mismos (hasta el 50% de la calificación final).

• realización de un trabajo final de la materia (hasta el 70% de la calificación final)

La evaluación extraordinaria se llevará a cabo con los mismos instrumentos indicados para la Evaluación Única Final.

En el plazo establecido en la "Normativa de Evaluación y de Calificación de los estudiantes de la Universidad de Granada", para acogerse a la Evaluación Única Final, el estudiante lo solicitará al Coordinador del Máster, a través del procedimiento electrónico establecido, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua correspondiente a la evaluación ordinaria. La evaluación en este caso se llevará a cabo según los siguientes instrumentos:

• realización de un examen de la materia impartida a lo largo del curso (valoración: 50% de la calificación final); constará de una parte teórica (20% de la calificación final) y otra de ejercicios y problemas (30% de la calificación final).

• realización de un trabajo de aplicación de simulación Monte Carlo a un problema específico de la materia (valoración: 50% de la calificación final).

Las tutorías de los profesores Salvat Gavaldà y García Pareja serán personales durante su estancia en Granada para impartir la parte de la asignatura que tienen asignada. Fuera de ese plazo atenderán a los alumnos vía correo electrónico.

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).