1. Cite os intervalos de energia nos quais cada um dos três processos (efeito fotoelétrico, espalhamento Thomson ou Compton e Produção e Aniquilação de Pares) dá a contribuição mais importante para a seção de choque. ( 0,5 pontos)

Passo 1

O enunciado pede para identificar, no gráfico típico da seção de choque total de fótons contra matéria em função da energia E, quais faixas de energia são dominadas por cada um dos três processos: efeito fotoelétrico, espalhamento Thomson/Compton e produção/aniquilação de pares. Vamos usar a evolução típica de cada seção de choque com E e os limiares conhecidos (por ex. 1{,}022\,\mathrm{MeV} para par).

Passo 2

Efeito fotoelétrico domina em energias baixas, pois sua seção de choque cai muito rápido com E (aprox. \sigma_{\rm ph}\propto E^{-\,n}, com n\approx3\mbox{–}4). Na prática ele é mais importante para
E\lesssim0{,}1\,\mathrm{MeV}
(aprox. até algumas centenas de keV).

Passo 3

Espalhamento Thomson (limite clássico para E\ll m_ec^2) e seu análogo inelástico Compton (para E\sim m_ec^2) prevalecem em energias intermediárias. A seção de choque do espalhamento varia lentamente com E, então ele domina quando o fotoelétrico já caiu e antes da produção de pares crescer. Assim, para
0{,}1\,\mathrm{MeV}\;\lesssim\;E\;\lesssim\;10\,\mathrm{MeV}
o espalhamento Thomson/Compton é o processo mais importante.

Passo 4

Produção de pares (e aniquilação inversa) só ocorre acima do limiar de 2m_ec^2\approx1{,}022\,\mathrm{MeV}, mas torna-se realmente dominante quando E está bem acima dessa energia, pois sua seção cresce com \ln E. Na prática, para
E\gtrsim10\,\mathrm{MeV}
a produção e aniquilação de pares passam a dar a contribuição principal à seção de choque total.

Resposta

Efeito fotoelétrico: E\lesssim0{,}1\,\mathrm{MeV}
Espalhamento Thomson/Compton: 0{,}1\,\mathrm{MeV}\lesssim E\lesssim10\,\mathrm{MeV}
Produção/aniquilação de pares: E\gtrsim10\,\mathrm{MeV}

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