Mestrado e Doutorado em Astrofísica e Física Computacional

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Revisão de métodos de análise de medidas de uma grandeza, regressão linear, método dos mínimos quadrados e função de probabilidade. Análise de correlação entre grandezas, teste de Kolmogorov-Smirnov, testes de hipótese paramétricos e não paramétricos. Introdução à linguagem IDL.

Referências Bibliográficas

– WALL, J. V. and JENKINS, C. R., Practical Statistics for Astronomers, Cambridge University Press, 2003

– FEILGESON E. D. ; BABU G. J. , Modern Statistical Methods for Astronomy. Cambridge University Press, 2012

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Introdução histórica. Estrutura e cinemática da nossa Galáxia. A lei de Hubble e a classificação morfológica de galáxias. Conteúdo gasoso e estelar das galáxias. Propriedades de galáxias espirais, esferoidais e anãs. Grupo Local. Quasares e radiogaláxias. Núcleos ativos e não ativos de galáxias. Distribuição espacial de galáxias. Aglomerados de galáxias: propriedades gerais. Efeitos ambientais sobre galáxias. Função de luminosidade de galáxias, quasares e aglomerados. Formação e evolução de galáxias. Radiação de fundo. Modelos e testes cosmológicos.

Referências Bibliográficas

– SPARKE, L. S. & GALLAGHER III, J. S., Galaxies in The Universe: An Introduction, Cambridge University Press, 2nd edition, 2007.
– COMBES, F. et al. Galaxies and Cosmology, Springer, 2nd edition, 2010.
– BINNEY, J. e TREMAINE, S. , Galatic Dynamics,Princeton Series in Astrophysics, 2nd Edition, 2008
– BINNEY, J., MERRFIELD, M., Galactic Astronomy, Princeton University Press, 1998
– BUTA, R. J., CORWIN, H. G., ODEWAHN, S. C., The de VAUCOULEURS Atlas of Galaxies, Cambridge University Press, 2007

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Atmosfera terrestre. Absorção, emissão e difusão de radiação. Interferência da atmosfera e do meio interestelar nas observações. Instrumentos de observação e detecção: telescópios, antenas, interferômetros, CCDs, fotomultiplicadoras, rádio-receptores, detetores infravermelhos, espectrógrafos, fotômetros, filtros, polarizadores. Aquisição e manipulação de dados, tratamento de erros. Fotometria: sistemas fotométricos, calibração, extinção. Espectroscopia: classificação espectral, parâmetros de linhas. Astronomia espacial: raios-gama, raios-X e ultravioleta.

Referências Bibliográficas

– LÉNA, P. Observational Astrophysics. Springer; 2nd rev. and enlarged edition, 2010.
– WILSON, T. L., ROHLFS K., HÜTTEMEISTER S., Tools of Radio Astronomy, Springer; 5th ed. Edition, 2009
– GRAY, D.F. – The observation and analysis of stellar photospheres. New York, Wiley, 2008.
– KITCHIN, C.R. Astrophysical Techniques. CRC Press, 5 edition, 2008
– KITCHIN, C.R. Optical Astronomical Spectroscopy. IOP Publishing Ltd., , 1995
– WALKER, G. Astronomical Observations: An Optical perspective. , 1989

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Dinâmica não-linear em sistemas 1D, 2D e 3D. Trajetórias em sistemas descritos por mapas ou equações diferenciais. Osciladores não-lineares. Atratores periódicos, quase-periódicos e caóticos. Análise de estabilidade linear. Bifurcações, intermitências e catástrofes.

Referências Bibliográficas

– Alfredo Medio and Marji Lines, Nonlinear Dynamics, Cambridge University Press; 1st edition, 2001.
– S. H. Strogatz, Nonlinear Dynamics and Chaos, Addison Wesley Publishing Company, 1994.
– K.T. Alligood, T.D. Sauer, J.A. Yorke, Chaos, An lntroduction to Dynamical Systems, Springer, New York, 1997.
– N. Fiedler-Ferrara e C.P. Cintra do Prado, Caos: Uma Introdução. Editora Edgard Blücher São Paulo, 1994.
– E. Ott, Chaos in Dynamical Systems, Cambridge University Press, Cambridge, 1993.

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Propriedades físicas das estrelas: temperatura, massa, raio, etc..Classificação Espectral. Condições físicas, termodinâmica e transporte de energia no interior estelar. Processos nucleares e nucleossíntese de elementos químicos. Cálculo de estrutura estelar. Evolução anterior à seqüência principal. A seqüência principal. Evolução posterior à seqüência principal. Produtos finais da evolução estelar.

Referências Bibliográficas

– SALARIS, M. & CASSISI, S.,  Evolution of Stars and Stellar Populations, Wiley, 2006.
– HANSEN, C. J., KAWALER, S. D., TRIMBLE, V.. Stellar Interiors – Physical Principles, Structure, and Evolution, Springer; 2nd edition, 2004
– KIPPENHAHN, R. and WEIGERT, A. – Stellar structure and evolution, Springer, 1996
– MACIEL, W.J. – Introdução à estrutura e evolução estelar, EDUSP, 1999
– CLAYTON, D.D. – Principles of stellar evolution and nucleosyntesis. University Of Chicago Press, 1984

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O Big Bang e a nucleossíntese primordial. Evidências observacionais da evolução química na nossa Galáxia. Principais vínculos observacionais. A função de massa inicial. A taxa de formação estelar. Fluxos de gás: infall, fluxos radiais e ventos galácticos. Evolução estelar e nucleossíntese de elementos químicos. Modelos de evolução química: analíticos e numéricos. Evolução química da Galáxia. Evolução química na vizinhança solar. Evolução química de galáxias espirais,  ellípticas e anãs. Enriquecimento químico do Universo.

Referências Bibliográficas

– PAGEL, B.E., Nucleosynthesis and Chemical Evolution of Galaxies, Cambridge University Press, 2nd edition, 2009
– MATTEUCCI, F., The Chemical Evolution of Our Galaxy, Springer, 1st ed. , 2003
– MACIEL, W.J., Evolução Química da Galáxia, IAG/USP, 1998
– TINSLEY, B.M., Fund. Cosm. Phys. 5, 287, 1980

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Revisão de cálculo e sistema de unidades. Equações de Maxwell no vácuo: propriedades básicas. Eletrostática no vácuo. Problemas de condição de contorno em eletrostática. Expansão multipolar e eletrostática em meios materiais. Magnetostática no vácuo. Materiais magnéticos. Equações de Maxwell em meios materiais. Energia e momento linear do campo eletromagnético. Ondas eletromagnéticas: reflexão, refração e meios dispersivos.

Referências Bibliográficas

– REGO, R. A., Eletromagnetismo Básico, LTC, 1a. Edição, 2010.
– REITZ J., IJERD F. M., CHRIODY R. , Fundamentos da Teoria Eletromagnética, Ed. Campus., 3a Edição, 1988.
– JACKSON J.D., Classical Electrodynamics, ed. Wiley, 3 edition, 1998
– GRIFFITHS D.J., Introduction to Electrodynamics, ed. Prentice Hall, 3rd edition, 1998

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As leis de Newton. Movimento de uma partícula em uma dimensão. Conservação da energia. O oscilador harmônico. Movimento de uma partícula em duas ou três dimensões. Forças centrais. Momento angular. Os problemas de Kepler e Rutherford. Problema de dois corpos. Sistema de muitas partículas. Movimento em referenciais não inerciais. Formalismo Lagrangeano. Equações de Lagrange. Equações de Hamilton.

Referências Bibliográficas

– THORNTON S. T.  & MARION J. B., Classical Dynamics of Particles and Systems, Brooks Cole; 5 edition, 2003.
-SYMON K.R., Mechanics, Addison Wesley, 3 edition, 1971
– GOLDSTEIN H., Classical Mechanics, Addison-Wesley, 1969.

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Introdução à computação. Introdução à linguagem científica de programação do curso (preferencialmente FORTRAN). Introdução aos métodos básicos de cálculo numérico: integração, diferenciação, cálculo de raízes de equações algébricas, interpolação, ajuste de curvas. Desenvolvimento de algoritmos para solução de equações diferenciais com aplicações em sistemas físicos: osciladores não-lineares, leis de Kepler e o problema de 3 ou mais corpos. Auto-Valores e Auto-Vetores. Métodos espectrais.

Referências Bibliográficas

– N. J. Giordano, Computational Physics, Prentice Hall, New Jersey, 1997.
– W. H. Press, B. P. Flannery, S. A., Teukolsky, and W. T. Vetterling,
Numerical Recipes, Cambridge: Cambridge University Press, 1986.
– Steven Koonin and Dawn Meredith, Computacional Physics, Addison-Wesley Company, 1990.

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Introdução à teoria quântica. Estrutura algébrica e postulados. Dinâmica Quântica. Descrições de Schroedinger e Heisenberg. Sistemas quânticos simples: estados estacionários e dinâmica. Métodos de aproximação: métodos perturbativos independente e dependente do tempo. Teoria do Momento Angular: rotações, momento angular, partículas de spin1/2, adição de momento angular, momento angular orbital, potenciais centrais. Problema de dois corpos com forças centrais. Modelo do átomo de Hidrogênio.

Referências Bibliográficas

– J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley, 1994.
– A.F.R. de Toledo Piza, Mecânica Quântica, EDUSP, 2003.
– C. Cohen-Tanoudji, B. Diu e F. Laloê, Quantum Mechanics, 2 vols, Wiley, 1997.

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Análise vetorial e sistemas de coordenadas. Funções de uma variável complexa, funções analíticas e cálculo de integrais por resíduo. Equações diferenciais parciais da física: equação de Laplace, equação de difusão de calor, equação de onda (corda vibrante). Métodos de separação de variáveis: Séries de Fourier, integrais de Fourier. Transformada de Fourier. Transformada de Laplace.

Referências Bibliográficas

– ARFKEN G., FÍSICA MATEMÁTICA – MÉTODOS MATEMÁTICOS PARA ENGENHARIA E FÍSICA, ed. Campus Elsevier, 1ª. ed., 2007
– BUTKOV, E. , Física Matemática, 1988, ed. LTC

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Introdução à física nuclear. Propriedades dos núcleos. Formalismo de isospin. Modelos nucleares. Sistemas de dois núcleons e a interação forte NN. O dêuteron. Espalhamento NN, phase shifts, espalhamento em baixas energias. Fatores de forma nucleônicos. Reações Nucleares: Fissão e Fusão. Interação eletromagnética, emissão alpha, radiação multipolar. Interação fraca, decaimento beta, não conservação da paridade e desintegração nuclear.

Referências Bibliográficas

– Samuel S.M. Wong, Introductory Nuclear Physics, Wiley-Interscience; 2 Sub edition, 1999.
– P.J. Siemens and A. S. Jensen, Elements of Nuclei, Many Body Physics with the Strong Interaction, Addison Wesley Publishing Company; New Ed. edition, 1994.
– H. Frauenfelder and E.M. Henley, Subatomic Physics, Benjamin Cummings; 2 edition, 1991.
– J.D. Walecka, Theoretical Nuclear and Subnuclear Physics, World Scientific Publishing Company; 2nd edition, 2004.
– Keneth S. Krane, Introductory Nuclear Physics, John Wiley and Sons (WIE); International Ed edition, 1987.

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Radiação e espectro eletromagnético: corpo negro e formação de linhas espectrais. Leis da gravitação. Sistemas de coordenadas celestes. Observações e instrumentos. Medidas estelares: fluxo, luminosidade, magnitude, cor, classificação espectral, diagrama H-R. Evolução estelar. Aglomerados de estrelas. A Via Láctea. Galáxias. Cosmologia.

Referências Bibliográficas

– CHAISSON, E. and McMILLAN S., Astronomy Today, Benjamin Cummings, 6 edition, 2007.
– ZEILIK, M., Astronomy: The Evolving Universe, Cambridge University Press, 9 edition, 2002
– KARTTUNEN, et al., Fundamental Astronomy, Springer, 1996.
– CARROLL & OSTLIE, An Introduction to Modern Astrophysics, Addison-Wesley, 1996.

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Cosmologia na história. Modelos cosmológicos. Propriedades gerais do Big Bang. Teorias da Inflação. O universo menos de um segundo depois do Big Bang. Nucleossíntese primordial. Formação e evolução da radiação de fundo. Formação da estrutura no universo. Formação dos primeiros objetos. Formação das galáxias e aglomerados de galáxias.

Referências Bibliográficas

– WEINBERG, S., Cosmology, Oxford University Press, USA, 2008
– PEACOCK – Cosmological Physics, Cambridge Univ. Press, 1998.
– PEEBLES, P.J.E. – Principles of Physical Cosmology, Princeton University Press, 1993.
– PADMANABHAN, T. – Structure Formation in the Universe, Cambridge University Press, 1993.7

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Parte I – Relatividade : fundamentos da relatividade restrita, cinemática relativística, dinâmica relativística.

Parte II – Estrutura da Matéria : bases químicas da teoria atômica, carga e massa do elétron, a origem da quantização, o efeito fotoelétrico, o átomo de Rutherford e de Bohr., De Broglie e as propriedades ondulató?rias da matéria, a equação de Schroedinguer da Mecânica Quântica.

Parte III – Física Nuclear: introdução, propriedades nucleares, densidades nucleares e massas, modelos nucleares, reações nucleares. Parte IV – Partículas Elementares: leis de simetrias, tipos de interações, as famílias das partículas elementares, os constituintes fundamentais: Quarks, Léptons e Bósons de Calibre, modelos da Física Hadrônica, a interação eletrofraca

Referências Bibliográficas

1. A Estrutura Quântica da Matéria. José Leite Lopes. Editora da UFRJ (1992).

2. Física Quântica. Robert Eisberg e Robert Resnick. Editora Campus Ltda (1986).

3. Curso de Física de Berkeley, Vol. 1, MECANICA. Charles Kittel, Walter D. Knight e Malvin A. Ruderman. Editora da Universidade de Brasilia e Editora Edgar Blucher Ltda (1970).

4. Feynman Lectures, Vol. 1, 2 e 3. Richard Feynmam, Robert B. Leighton e Mathew Sands. Editora Addison-Wesley.

5. Quarks & Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics. Francis Halzen and Alan D. Martin. Editora John Wiley & SONS (1984).

6. From Alchemy to Quarks. Sheldon L. Glashow. Editora Brooks/Cole Publishing Company (1993).

7. Introduction to Elementary Particle. David Gri?ts. John Wiley & Sons, INC, (1987).

8. Física Teórica: Vol. 1-10. Lev Landau e E. Lifshitz. Editora Mir (1978).

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Teoria Quântica de Campos e Partículas Elementares: Sinopse. O grupo de Lorentz. Equação de Klein-Gordon. Equação de Dirac. Formulação Langrangiana para Campos Clássicos. Quantização canônica do campo escalar complexo. Eletrodinâmica Quântica. Campos interagentes. Matriz S. Fórmulas de redução. Teoria de perturbações. Cálculo de processos de espalhamento na Eletrodinâmica Quântica. Renormalização.

Referências Bibliográficas

– Marcelo Gomes, Teoria Quântica dos Campos, Editora da USP, 2002.
– C. Itzykson e J.B. Zuber, Quantum Field Theory, Dover Publications; Dover ed edition, 2006.
– James D.; Drell, Sidney D. Bjorken, Relativistic Quantum Mechanics, McGraw-Hill, 1964.
– M. E. Peskin, Introduction to Quantum Field Theory, HarperCollins Publishers, 1995.
– Lewis H. Ryder, Quantum Field Theory, Cambridge University Press, 2 edition, 1996.
– S. Weinberg, The Quantum Theory of Fields I and II, Cambridge University Press, 1 edition, 1996.

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Introdução à teoria quântica. Estrutura algébrica e postulados. Dinâmica Quântica. Descrições de Schroedinger e Heisenberg. Sistemas quânticos simples: estados estacionários e dinâmica. Métodos de aproximação: métodos perturbativos independente e dependente do tempo. Teoria do Momento Angular: rotações, momento angular, partículas de spin1/2, adição de momento angular, momento angular orbital, potenciais centrais. Problema de dois corpos com forças centrais. Modelo do átomo de Hidrogênio.

Referências Bibliográficas

– J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley, 1994.
– A.F.R. de Toledo Piza, Mecânica Quântica, EDUSP, 2003.
– C. Cohen-Tanoudji, B. Diu e F. Laloê, Quantum Mechanics, 2 vols, Wiley, 1997.

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Partículas idênticas. Interação da matéria com a radiação. Simetrias e leis de conservação. Teoria do espalhamento. Equações de onda relativísticas.

Referências Bibliográficas

– J.J. Sakurai, Modern Quantum Mechanics, Addison-Wesley, 1994.
– A.F.R. de Toledo Piza, Mecânica Quântica, EDUSP, 2003.
– C. Cohen-Tanoudji, B. Diu e F. Laloê, Quantum Mechanics, 2 vols, Wiley, 1997.

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O campo de radiação interestelar. Linhas de emissão e absorção interestelares. Processos de excitação e ionização, e aquecimento do gás no meio interestelar. Nebulosas ionizadas, poeira, nuvens moleculares, campo magnético galáctico. Processos dinâmicos no meio interestelar. Equilíbrio do meio interestelar. Formação de estrelas e troca de matéria.

Referências Bibliográficas

– KWOK S.., Physics And Chemistry of the Interstellar Medium, University Science Books, 2006
– OSTERBROCK, D.E. , FERLAND, G. J., – Astrophysics of Gaseous nebulae and active Galactic nuclei, University Science Books, 2nd Edition, 2005
– MACIEL, W.J. – Meio interestelar, IAG/USP, 2000
– SPITZER JR., L. – Physical processes in the interestellar medium. New York Wiley, 1998

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Aspectos históricos. Esquemas de classificação, modelo unificado de AGNs: QSOs, galáxias Seyfert, BL LACs, LINERs, etc. Estrutura física de um AGN. Propriedades espectroscópicas. Emissão no contínuo. Modelos de produção de energia. Modelos de fotoionização. Formação de estrelas em núcleos de galáxias. Função de luminosidade, radiação de fundo. Sistemas de linhas em absorção de QSOs.

Referências Bibliográficas

– PETERSON B. M., An introduction to active galactic nuclei , Cambridge University Press, 1997
– KROLIK, J. H., Active Galactic Nuclei , Ed. Princeton university Press, 1998
– KEMBHAVI, A.K., & NARLIKAR, J.V., Quasars and Active Galactic Nuclei: An Introduction, Cambridge University Press, 1a. Ed., 1999.
– Artigos da área.

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Elementos de evolução estelar. Formação e abundância de elementos químicos. Populações estelares na Galáxia. Populações estelares simples e compostas. Diagramas Cor-Magnitude. Espectroscopia de populações não-resolvidas. Síntese evolutiva de populações estelares. Populações estelares em galáxias espirais, elípticas, lenticulares, anãs irregulares e esferoidais.

Referências Bibliográficas

– TINSLEY, B., Evolution of the Stars and Gas in Galaxies , 1980

– SALARIS, M. & CASSISI, S.,  Evolution of Stars and Stellar Populations, Wiley, 2006

– IAU Symposium 245, ¨Formation and Evolution of Galaxy Bulges¨, 2007

– IAU Symposium 262, ¨Stellar Populations Studies for the Next Decade¨, 2009

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Estruturas atômica e molecular: sistemas de um e muitos elétrons, perturbações e separações de níveis, distribuição térmica das populações dos níveis de energia, ligações eletrônicas, espectros rotacionais e vibracionais. Conceitos fundamentais: transferência radiativa, radiação de corpo negro e coeficientes de Einstein, parâmetros de Stokes. Radiação de cargas em movimento. Efeitos da relatividade restrita. Bremmstrahlung. Radiação sincrotônica. Espalhamento Compton. Transições radiativas: teoria semi-clássica dos processos radiativos, a aproximação de dipolo, coeficientes de Einstein e forças de osciladores, regras de seleção e taxas de transição. Processos de excitação radiativa e colisional, emissão e recombinação.

Referências Bibliográficas

–  BRADT, H. Astrophysics Processes: The Physics of Astronomical Phenomena, Cambridge University Press; illustrated edition, 2008
– CARROLL, B.W. & OSTLIE D.A., An introduction to modern astrophysics, 2nd edition., Pearson Addison-Wesley, 2007
– RYBICKI, G., & LIGHTMAN, A.P., Radiative Processes in Astrophysics, Wiley-VCH, 1985
– TUCKER, W.H. – Radiation Processes in Astrophysics, MIT Press, 1978.

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Vivência e análise do cotidiano escolar e estudo da organização do trabalho pedagógico, tendo em vista a prática de ensino de física e astronomia, a serem desenvolvidos em escolas de ensino médio e nos cursos de graduação da própria IES.

Referências Bibliográficas

PIAGET, J., Aprendizagem e Conhecimento. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 1979.
PIAGET, J., A Psicologia da Inteligência. Trad. Egléa de Alencar. Rio de Janeiro: Fundo de Cultura, 1958. 239p.
PIAGET, J., Psicologia e Pedagogia. Trad. Dirceu A. Lindoso; Rosa M.R. da Silva. Rio de Janeiro: Forense Universitária, 1970. 182p.

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Os mestrandos deverão participar dos seminários como ouvintes no primeiro semestre do curso. Os seminários constituem um importante espaço de debate coletivo, onde todos os orientadores e seus respectivos orientandos, assim como pesquisadores convidados oriundos de diferentes instituições de pesquisa, terão a oportunidade de discutir amplamente diversos aspectos de suas atividades de pesquisa, possibilitando reflexões e análises oportunas que permitam avanços nas projetos e, conseqüente, no processo de amadurecimento científico dos estudantes. Além disso, os seminários auxiliarão o aluno a desenvolver habilidades de oratória, necessárias durante a defesa de dissertação, bem como ao longo da carreira de pesquisador.

Referências Bibliográficas

Artigos científicos relacionados aos temas dos seminários.

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– Equação de Dirac; Estrutura Hadrônica; Amplitudes de Feynman; Amplitudes de Feynman para processos simples em interações fortes (QCD perturbativa), eletromagnéticas (EM, QED) e fracas; Introdução à simetrias de gauge e o modelo padrão.

Referências Bibliográficas

– Francis Halzen and Alan D. Martin, “Quarks & Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics”, JOHN WILEY & SONS, 2001.

– David Griffiths, “Introduction to Elementary Particles”, WILEY-VCH, 2008.

– I. J. R. Aitchison and A. J. G. Hey, “GAUGE THEORIES IN OARTICLE PHYSICS”, Volume I: From Relativistic Quantum Mechanics to QED, IoP (INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING), 2003.

– John F. Donoughue, Eugene Golowich and Barry R. Holstein, “Dynamics of the Standard Model”, Cambridge University Press, New Edition, 2002.

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Propriedades físicas do interior e atmosfera solar. Características observacionais do Sol a partir de instrumentos em solo e no espaço. Ciclo de atividade solar. Fenômenos solares quiescentes e transientes (explosões, ejeções de massa coronal). Relações Sol-Terra.

Referências Bibliográficas

– The Sun: an Introduction, Stix, M., 2a. ed, Springer-Verlag, 2004.

– Astrophysics of the Sun, Zirin, H., Cambridge University Press, 1991.