Astrofísica: O estudo de estrelas jovens, aglomerados estelares, estrutura e evolução galáctica, grupos compactos de galáxias, radiação cósmica de fundo, cosmologia e astrofísica teórica são os objetivos desta linha, tanto do ponto de vista teórico (abordagem analítica), observacional (usando as facilidades disponíveis à comunidade Astronômica brasileira, como o telescópio do Laboratório Nacional de Astrofísica, os grandes telescópios GEMINI e SOAR) e numérica (com a infra-estrutura computacional disponível na Universidade Estaudal de Santa Cruz).
Física Nuclear Teórica e Aplicada: Na Física Nuclear Teórica o foco central da linha é o estudo de reações nucleares em energias intermediarias e altas. Especialmente se focalizam reações de spallation. São alvo das pesquisas desta linha, as técnicas do Método de Monte Carlo utilizadas para simular a reação nuclear, os modelos nucleares implícitos no estagio rápido da cascata intranuclear e no segundo estagio evaporação-fissão presentes nestas reações. A Física Nuclear Aplicada trabalha atualmente em três temas: Dosimetria numérica em aplicações médicas com uso de métodos de simulação de transporte de radiações por Monte Carlo, Modelos determinísticos para fenômenos de transporte de nêutrons, e Aplicações de técnicas nucleares analíticas para: estudos de contaminação ambiental, e outros estudos de interesse para saúde. Esta sublinha prevê o desenvolvimento de pesquisas aplicadas e de inovação tecnológica com a utilização de técnicas nucleares e correlatas em trabalhos de interesse da indústria e outros setores.
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