авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Астрологический Прогноз на год: карьера, финансы, личная жизнь


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Тверской государственный университет»

УТВЕРЖДАЮ

Декан физико-технического факультета

Б.Б. Педько

2012 г.

Учебно-методический комплекс по дисциплине ОБЩАЯ ФИЗИКА. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЧАСТИЦ для студентов 3 курса очной формы обучения направления 010700.62 Физика, специальностей 010801.65 Радиофизика и электроника, 010704.65 Физика конденсированного состояния вещества Обсуждено на заседании Составитель:

кафедры общей физики к.ф.-м.н., доцент «» 2012 г., А.Д. Шуклов протокол № _ Зав. кафедрой д.х.н., профессор _Ю.Д. Орлов Тверь ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА 1.

Требования ГОС ВПО 1.1.

Курс «Физика атомного ядра и частиц» - заключительный раздел цикла дисциплин «Общая физика» и имеет целью представление теории ядра и частиц как обобщение результатов физических экспериментов и теоретических представлений о свойствах микрообъектов. Специфика курса связана с необходимостью изложения большого фактического материала, подчас непривычного. Это раздел формирующейся науки, теория которой далека от завершения. Для усвоения курса необходимо знание основ квантовой механики.

Тематически курс состоит из трех частей: физика ядра, физика частиц и взаимодействий и в завершающих лекциях излагаются представления о строении Вселенной, эволюции звезд и космических лучах. Основной задачей курса является систематическое знакомство с перечисленными вопросами. Любой раздел общего курса физики базируется на сведениях, полученных экспериментально. Необходимо помнить, что процесс открытия новых ядер и частиц, уточнения их характеристик и ряда принципиальных констант, по существу непрерывен.

1.2. Предмет «Физика атомного ядра и частиц» - раздел физики, изучающий структуру и свойства атомных ядер, а также их столкновения (ядерные реакции). Задачи, возникающие в ядерной физике, — это типичный пример задач нескольких тел. Ядра состоят из нуклонов (протонов и нейтронов для того, чтобы можно было пользоваться методами статистической физики.

Это и привело к большому разнообразию различных моделей атомных ядер.

Цели и задачи курса 1.4.

Общий курс «Физика атомного ядра и частиц» ставит своей целью познакомить студентов с основами экспериментальной и теоретической ядерной физики с тем, чтобы выпускник физико-технического факультета имел достаточно полное представление об основных результатах и современных тенденциях в развитии молодой науки. Это касается. В первую очередь: свойств атомных ядер;

радиоактивности, ядерных реакций и экспериментов в физике низких, средних и высоких энергий;

нуклон нуклонных взаимодействий и свойств ядерных сил;

модели атомных ядер;

взаимодействия ядерного излучения с веществом;

фундаментальных взаимодействий в природе;

классификации элементарных частиц;

современных астрофизических представлений.

Исходя из поставленной цели, вытекают следующие задачи курса физики атомного ядра и частиц: 1) Научить применять теоретический материал к анализу конкретных физических ситуаций. 2) Решать практические количественные и качественные задачи по основным разделам Место дисциплины в структуре подготовки 1.5.

специалиста Е.Н.Ф.01.6- «Физика атомного ядра и частиц». В учебном плане:

направление 010700.62 - «Физика». Е.Н.Ф.1.6- физика атомов и атомных явлений. Специальность 010801.65 – «Радиофизика и электроника», специальность 010704.65 – «Физика конденсированного состояния вещества»

( 3 курс, 6-ой семестр, 19 уч. недель, 2 часа в неделю -лекции, 2 часа в неделю - практических занятия).

Знания, умения, и навыки, приобретаемые в результате 1.6.

изучения дисциплины Успешной реализацией поставленной цели и вытекающих из нее задач способствует развитие у студентов целого комплекса общеучебных и специальных знаний, умений и навыков. А именно, студенты должны:

1. Приводить примеры опытов, обосновывающих научные представления и законы, или примеры опытов, позволяющих проверить законы и их следствия.

2. Объяснять физические явления.

3. Применять законы физики для анализа процессов на качественном уровне.

4. Применять законы физики для анализа процессов на количественном уровне.

5. Указывать границы (область, условий) применимости научных моделей, законов и теорий.

6. Решать количественные и качественные задачи, используя сведения, полученные из графиков, таблиц, схем.

Формы контроля 1.7.

Контрольные работы.

Контрольные тестовые задания.

Итоговый контроль – экзамен.

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА КУРСА 2.

Свойства атомных ядер. Радиоактивность. Нуклон-нуклонное взаимодействие и свойства ядерных сил. Модели атомных ядер. Ядерные реакции. Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Частицы и взаимодействия. Эксперименты в физике высоких энергий.

Электромагнитные взаимодействия. Сильные взаимодействия. Слабые взаимодействия. Дискретные симметрии. Объединение взаимодействий.

Современные астрофизические представления.

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА 3.

Содержание рабочей учебной программы Все Аудиторные занятия го лекции Практ. Самосто Наименование разделов и тем Раб. ят.

работа Свойства атомных ядер. Ядро 1.

как совокупность протонов и нейтронов.

Масса и энергия ядра. Энергия связи 5(6) 2(2) 2(2) 1(2) ядра. Капельная модель, полуэмпирическая Вайцзеккера для масс ядра, спин и магнитный момент ядра.



Квадрупольный электрический момент, четность, магические числа, ядерные оболочки, обобщенная модель ядра.

Радиоактивность.

2.

Радиоактивные превращения ядер.

Радиоактивные семейства. 5(6) 2(2) 2(2) 1(2) Искусственная радиоактивность. Виды распада: - распад, механизм распада, туннельный эффект, роль центробежного барьера. Зависимость периода -распада от энергии частиц. Правила отбора. - распад.

Экспериментальное доказательство существования нейтрино. Несохранение четности в - распаде. Разрешенные и запрещенные - переходы. - излучение ядер. Правила отбора. Электрические и магнитные переходы. Ядерная изомерия.

Внутренняя конверсия. Эффект Мессбауэра. Применение эффекта Мессбауэра. Датировка событий.

Взаимодействие нуклонов и 3.

свойства ядерных сил. Свойства ядерных сил. Система двух нуклонов.

Дейтрон. Тензорный характер ядерных сил. Зарядовая независимость ядерных 6(6) 2(2) 2(2) 2(2) сил. Изоспин. Обменный характер ядерных сил. Мезонная модель нуклон – нуклонного взаимодействия.

Модели атомных ядер. Основные 4.

экспериментальные факты.

Микроскопические и коллективные модели. Модель Ферми-газа. Капельная модель ядра. Полуэмпирическая формула энергии связи ядра.

Деформация ядер. Квадрупольный 6(6) 2(2) 2(2) 2(2) электрический момент. Физическое обоснование оболочечной модели.

Потенциал среднего ядерного поля.

Спин-орбитальное взаимодействие.

Одночастичные состояния в ядерном потенциале. Коллективные свойства ядер. Колебательные и вращательные состояния ядер. Обобщенная модель ядра.

Ядерные реакции. Методы 5.

изучения ядерных реакций. Детекторы частиц. Принципы работы ускорителей.

Законы сохранения в ядерных реакциях. 6(6) 2(2) 2(2) 2(2) Энергия и порог реакции. Сечения реакций. Каналы реакций. Кинематика ядерных реакций. Механизмы ядерных реакций. Модель составного ядра.

Резонансные ядерные реакции. Формула Брейта-Вигнера. Прямые ядерные реакции. Оптическая модель ядра.

Взаимодействие фотонов и электронов с ядрами. Нейтронная физика. Деление ядер. Деление изотопов урана нейтронами. Цепная реакция деления.

Ядерные взрывы. Ядерные реакторы.

Теория подкритичного ядерного реактора. Реакции синтеза легких ядер.

Термоядерная энергия. Трансурановые элементы.

Взаимодействие ядерного 6.

излучения с веществом.

Взаимодействие заряженных частиц со средой. Тяжелые и легкие частицы.

Потери энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Радиационные 8(9) 3(3) 3(3) 2(3) потери. Пробеги заряженных частиц.

Взаимодействие нейтронов с веществом.

Замедление нейтронов. Прохождение излучения через вещество: фотоэффект, Комптон – эффект, рождение электрон позитронных пар. Эффект Вавилова – Черенкова. Дозиметрия. Биологическое действие излучения и защита от него.





Частицы и взаимодействия.

7.

Четыре типа фундаментальных взаимодействия. Константы и радиусы взаимодействия. Принципы описания взаимодействия частиц в квантовой теории поля. Переносчики взаимодействия. Понятие о диаграммах Фейнмана. Основные характеристики 8(9) 3(3) 3(3) 2(3) частиц. Классификация частиц. Фотон, лептоны, мезоны и барионы.

Калибровочные бозоны.

Фундаментальные частицы. Квантовые числа частиц и законы сохранения.

Античастицы. Возбужденные состояния адронов. Резонансы. Странные частицы.

Античастицы. Нейтральные частицы.

Эксперименты в физике 8.

высоких энергий. Экспериментальные методы в физике высоких энергий.

Ускорители. Встречные пучки. Пучки 8(9) 3(3) 3(3) 2(3) вторичных частиц. Детекторы. Реакции с частицами. Взаимодействия и распады частиц.

Электромагнитные 9.

взаимодействия. Основные свойства электромагнитного взаимодействия.

Испускание и поглощение фотонов.

Электромагнитное рассеяние лептонов. 8(9) 3(3) 3(3) 2(3) Взаимодействие фотонов с адронами.

Векторные мезоны. Упругое рассеяние электронов. Формула Мотта. Форм факторы нуклонов и частиц.

10. Сильные взаимодействия.

Классификация адронов. Барионы и мезоны. Супермультиплеты адронов.

Странность и другие адронные квантовые числа. Адронные свойства фотона. Глубоконеупругие процессы. 8(9) 3(3) 3(3) 2(3) Кварки. Глюоны. Кварковая модель адронов. Тяжелые кварки c, b, t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал сильного взаимодействия. Асимптотическая свобода и невылетание кварков (конфайнмент).

11. Слабые взаимодействия.

Основные характеристики слабого взаимодействия. Распады мюона и лептона. Лептоны и лептонные квантовые числа. Промежуточные + бозоны W, W, Z. Законы сохранения в 8(8) 3(3) 3(3) 2(2) слабых взаимодействиях. Слабые распады лептонов и кварков. Нейтрино и антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с веществом. Масса нейтрино.

12. Дискретные симметрии.

Симметрии и законы сохранения.

Пространственная инверсия. Зарядовое 8(8) 3(3) 3(3) 2(2) сопряжение. Обращение времени.

Несохранение пространственной и зарядовой четности в слабых взаимодействиях. СРТ- инвариантность.

Экспериментальная проверка инвариантности различных типов фундаментальных взаимодействий. СР преобразование. К0-мезоны. Нарушение СР-симметрии в распаде К0-мезонов.

13. Объединение взаимодействий.

Экранировка заряда в квантовой электродинамике. Зависимость констант взаимодействия от переданного импульса. Объединение 8(8) 3(3) 3(3) 2(2) электромагнитных и слабых взаимодействий. Великое объединение.

Поиск нестабильности протона.

14. Современные астрофизические представления. Вещество астрофизических объектов в экстремальных условиях (сверхвысокие давления и температуры). 8(8) 3(3) 3(3) 2(2) Представление о нейтронных звездах, пульсарах, черных дырах. Космические лучи. Гипотезы о происхождении космических лучей.

Итого:

Ф, ФКСВ 102 38 38 РФ 110 38 38 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ 1. Изучить рекомендуемую литературу.

2. Прорешать задачи, разобранные в конспекте.

3. Разобрать задачи, рекомендованные преподавателем для самостоятельного решения.

4. Обсудить проблемы, возникшие при решении задач с преподавателем.

5. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 5.1. Виды предлагаемой самостоятельной работы 1. Решение задач.

2. Самостоятельное изучение отдельных тем по курсу.

Методика решения задач 5.2.

1. Протон с кинетической энергией Т = 2 МэВ налетает на не подвижное ядро 197 Au.

d на угол = 600. Как изменится Определить дифференциальное сечение рассеяния d величина дифференциального сечения рассеяния, если в качестве рассеивающего ядра выбрать 27 Al?

2. Золотая пластинка толщиной l = 0,1 мм облучается пучком -частиц с плотностью потока j = 103 частиц/см2 с. Кинетическая энергия -частиц Т = 5 МэВ. Сколько -частиц на единицу телесного угла падает в секунду на детектор, расположенный под углом = 1700 к оси пучка? Площадь пятна пучка на мишени S = 1 см2.

3. При упругом рассеянии электронов с энергией Т = 750 МэВ на ядрах Са в сечении наблюдается дифракционный минимум под углом = 18. Оценить радиус ядра Са.

min 4. Оценить плотность ядерной материи.

5. Массы нейтрона и протона в энергетических единицах равны соответственно mn = 939,6 МэВ и mp = 938,3 МэВ. Определить массу ядра 2 Н в энергетических единицах, если энергия связи дейтрона Есв ( 2 Н) = 2,2 МэВ.

16 15 6. Массы нейтральных атомов в а.е.м.: О – 15,9949, О – 15,0030, N – 15,0001.

8 8 Чему равны энергии отделения нейтрона и протона в ядре О?

7. Считая, что разность энергий связи зеркальных ядер определяется только различием энергий кулоновского отталкивания в этих ядрах, вычислить радиусы зееркальных ядер 23 11 Na и 12 Mg.

8. Известно, что внутренний электрический квадрупольный момент Q0 ядра 175 Lu равен +5,9 Фм. Какую форму имееет это ядро? Чему равен параметр деформации этого ядра?

9. Определить значения изоспинов I основных состояний ядер изотопов углерода - С, 11 12 13 С, С, С, С.

6 6 6 10. На основании одночастичной модели оболочек определить значения спинов и четностей Jр основных состояний изотопов кислорода 15 О, 16 О, 17 О, 18 О.

8 8 8 11. Активность препарата Р равна 2 мкКи. Сколько весит такой препарат? Период полураспада Т1/2 для Р равен 14,5 суток.

12. Во сколько раз число распадов ядер радиоактивного йода I в течение первых суток больше числа распадов в течение вторых суток? Период полураспада изотопа I равен 193 часам.

13. Определить энергию W, выделяемую 1 мг препарата 210 Ро за время, равное среднему времени жизни, если при одном акте распада выделяется энергия = 5,4 МэВ.

14. Определить орбитальный момент l, уносимый -частицей в следующих распадах:

5/2- 1/2+ 207 Po Ra 84 5/2+ 5/ 203 Pb Rn 82 а) б) 5/2+ 5/2+ 233 U Np 92 + 3/2 5/ 229 Th Pa 90 в) г) 15. Используя значения масс атомов, определить верхнюю границу спектра позитронов, испускаемых при -распаде ядра 27 Si. Масса атома 27 Si равна 25137,961 МэВ, а 27 Al – 14 25133,150 МэВ.

7 16. Определить энергию отдачи ядра Li, образующегося при е-захвате в ядре Be.

3 Е ( Be) = 37,6 МэВ, Е ( Li) = 39,3 МэВ.

св 4 св 114 114 17. Энергии связи ядер In и Sn равны соответственно 972,63 МэВ, 970, Cd, 48 49 МэВ и 971,61 МэВ. Определить возможные виды -распада ядра In.

18. Определить типы и мультипольности -переходов:

1) 1- 0+, 2) 1+ 0+, 3) 2- 0+, 4) 2+ 3-, 5) 2+ 3+, 6) 2+ 2+.

19. Определить пороговое значение энергии -кванта в реакции фоторождения p + 0. Масса 0-мезона m = 134,98 МэВ.

мезона на протоне - + p S(,р) 15 Р и 4 Не(,р) 7 Li. Массы – протона 20. Рассчитать энергии и пороги реакций 16 М( 4 Не) = 4,00151 а.е.м., М( 7 Li) = 7,01436 а.е.м., М( 15 Р) = mp=1,00728 а.е.м., ядер 30,96553 а.е.м., М( 32 S) = 31,96329 а.е.м.

21. Исходя из схемы протекания реакций р + 19 F 20 Ne0(1+) O(3-) +, 9 10 определить орбитальный момент захваченного протона.

22. Исходя из модели оболочек оценить отношение сечений реакций 16 O(p,d) 15 О с 8 образованием конечного ядра в основном состоянии и в состоянии (Jр = 3/2-).

Предполагается прямой механизм реакций.

23. Найти ширины Г возбужденных состояний ядра 57 Fe, если их средние времена жизни составляют: t(5/2-)=0,8 10-8 c, t(3/2-)=10-7 c. Возможно ли резонансное поглощение квантов, излучаемых при переходах из этих состояний, покоящимся ядром 57 Fe? 24. Определить величину суммарной кинетической энергии -мезонов Т, + + + + образующихся при распаде покоящегося К -мезона: К +. Массы покоя + частиц в энергетических единицах: mK=493,646 МэВ, m =139,658 МэВ.

25. Определить частицы X, образующиеся в реакциях сильного взаимодейст-вия: 1) К- + р + Х, 2) К- + р + К0 + Х, 3) р + р + + + Х.

+р 26. Могут ли реакции + + р + К+ + К - и + ++ +р происходить в + результате сильного взаимодействия.

27. Какие из приведенных ниже реакций под действием антинейтрино возможны, какие запрещены и почему: 1) + р n + ;

2) е + n p + ;

3) е + n p +.

28. Построить из кварков следующие частицы: p, n,,,,.

29. Нарисовать кварковые диаграммы взаимодействий p-p, n-n, p-n.

30. Показать, что без введения квантового числа цвет, принимающего три значения, кварковая структура ++, -, противоречит принципу Паули.

31. Проверить выполнение законов сохранения и построить кварковые диаграммы реакций, происходящих в разультате сильного взаимодействия: 1) р К рр n.

32. Нарисовать основные диаграммы Фейнмана для следующих процессов: 1) рассеяние электрона на электроне;

2) эффект Комптона 3) электрон-позитронная аннигиляция 4) фотоэффект в кулоновском поле ядра;

5) образование электрон позитронной пары в кулоновском поле ядра. Какие виртуальные частицы участвуют в этих процессах?

33. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электрон позитронной пары.

34. Какие из перечисленных ниже четырех способов распада К+-мезона возможны?

Для разрешенных нарисовать диаграммы, для запрещенных указать причину запрета.

1) К+ е+ + е- 3) К+ е+ + е 2) К+ е+ + е 4) К+ + 0.

35. Как меняются при операции обращения времени следующие величины:

импульс, момент количества движения, энергия, векторный и скалярный потенциалы, напряженность электрического и магнитного поля?

36. +-мезон распадается в состоянии покоя. Нарисовать импульсы и спины частиц, образующихся в результате распада +-мезона. Совершить С-, Р-, СР-, Т- и СРТ-преобразования этого распада.

37. Оценить поток солнечных нейтрино на поверхности Земли, учитывая, что светимость Солнца 4 1033 эрг/с и выделение солнечной энергии происходит в основном в реакциях водородного цикла:

p + p d + e+ + e (энергия реакции Q = 0,42 МэВ), (Q = 5,49 МэВ) d+p 2 He + 3 3 Не + 2р (Q = 12,86 МэВ) He + 2 He 2 38. Определить критические энергии электронов для углерода, алюминия, железа, свинца.

5.3. Рекомендации по работе с учебной и научной литературой.

Базовый учебник и базовое учебное пособие целесообразно предоставлять студентам в двух формах:

а) в обычном (печатном) виде в библиотеке университета, б) в электронном виде в электронной библиотеке университета.

В отношении остальной обязательной и дополнительной рекомендованной учебной и научной литературы силами библиотеки университета целесообразно выполнить следующую работу:

а) внести данную литературу в электронный каталог литературы, необходимой для организации учебного процесса;

б) в учетной карточке каждого источника указать, в какой форме он доступен студенту (а при необходимости – и преподавателю):

- в печатном виде на абонементе библиотеки университета;

- в печатном виде в читальном зале библиотеки университета;

- источник можно заказать по системе МБА (из какой библиотеки, в какие сроки, на каких условиях);

- в электронном виде в электронной библиотеке университета;

- в виде электронного ресурса на сайте Интернет (адрес сайта, условия доступа к его ресурсам).

5.4. Практические рекомендации для подготовки к практическим занятиям (семинарам) 1. Изучить основную рекомендованную литературу по данной проблеме.

2. Выделить основные моменты, ключевые положения, рассматриваемые в рамках данной проблемы.

3. Изучить дополнительную рекомендуемую литературу по данной проблеме.

4. Дополнить знания по основным моментам, ключевым положениям, рассматриваемым в рамках данной проблемы.

5.5. Практические рекомендации для подготовки к контрольным работам 1. Изучить рекомендуемую литературу.

2. Прорешать задачи, разработанные в конспекте.

3. Прорешать задачи, разработанные на практических занятиях.

4. Разобрать задачи, рекомендованные преподавателем для самостоятельного решения.

5. Обсудить проблемы, возникшие при решении задач с преподавателем.

6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ И ДРУГИХ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ Основные источники 6.1.

1. Сивухин, Д.В. Общий курс физики : учеб. пособие для студентов физ.

специальностей вузов : [в 5 т.]. Т. 5 : Атомная и ядерная физика / Д. В.

Сивухин. - 2-е изд. ;

стер. - Москва : Физматлит : Московский Физико технический ин-т, 2004. - 782 с.

2. Ишханов, Б.С., И.М. Капитонов, Н. П. Юдин. Частицы и атомные ядра, М., Издательство ЛКИ, Дополнительные источники 6.2.

1. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика, Москва. Наука, 1979.

2. Рокобольская И.В. Ядерная физика. Издат. МГУ, 1962.

Глоссарий 6.3.

Атомное ядро - положительно заряженная центральная часть атома, имеющая объем, в котором сосредоточена основная его масса.

Атомное ядро состоит из протонов и нейтронов. Число протонов определяет заряд атомного ядра.

Время жизни - средняя продолжительность существования нестабильных атомных ядер и элементарных частиц.

Капельная модель ядра - предложенная в 1936 году модель ядра, в которой ядро рассматривается как капля своеобразной жидкости, состоящей из протонов и нейтронов, которые движутся в ядре аналогично молекулам жидкости.

Массовое число - одна из основных характеристик атомного ядра;

суммарное число протонов и нейтронов в ядре изотопа.

Протонно-нейтронная модель ядра атома - модель атомного ядра, состоящего из протонов и нейтронов. Число протонов равно зарядовому числу, а общее число нейтронов таково, что общее число нуклонов равно массовому числу. Массовое число = Зарядовое число + Число нейтронов.

Тритон - в ядерной физике - ядро атома трития. Тритон состоит из одного протона и двух нейронов.

Энергия связи ядра - энергия, которую необходимо затратить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии.

Ядерная энергия - внутренняя энергия атомного ядра, связанная с движением и взаимодействием образующих ядро нуклонов. Различают два получения ядерной энергии:

- осуществление ядерной цепной реакции деления тяжелых ядер;

- осуществление термоядерной реакции синтеза легких ядер.

Ядерные реакции - превращения атомных ядер, вызванные их взаимодействием с частицами или друг с другом. Обычно ядерные реакции происходят при бомбардировке тяжелых атомных ядер более легкими ядрами или частицами. Ядерные реакции используются для изучения строения и свойств атомных ядер, получения ядерной энергии и радиоактивных изотопов.

Банк вопросов по курсу «Физика атомного ядра и частиц»

6.4.

1. Основные свойства атомных ядер: ядро как совокупность протонов и нейтронов.

2. Масса и энергия ядра.

3. Энергия связи ядра.

4. Капельная модель, полуэмпирическая Вайцзеккера для масс ядра.

5. Спин и магнитный момент ядра.

6. Квадрупольный электрический момент, четность.

7. Магические числа, ядерные оболочки, обобщенная модель ядра.

8. Ядерные силы: радиус действия ядерных сил, зарядовая независимость от спин.

9. Свойство насыщения, обменный характер ядерных сил.

10.Структура дейтрона, форма потенциальной ямы.

11.Размеры дейтрона.

12.Радиоактивность. Причины неустойчивости ядер.

13.Виды радиоактивного распада. Основные законы радиоактивного распада. 3. Альфа- распад. Туннельный эффект.

14.Энергетические спектры электронов при бета-распаде.

15.Гипотеза нейтрино. Открытие нейтрино.

16. Гамма-излучение ядер. Мультипольные гамма-переходы.

17.Внутренняя конверсия. Изомерия. Спонтанное деление ядер. Энергия активации. Протонная радиоактивность. Кластерный распад.

18. Взаимодействие излучения с веществом: взаимодействие заряженных частиц со средой.

19. Пробеги частиц. Радиационные потери энергии электронами.

20.Механизмы воздействия гамма-излучения с веществом.

Взаимодействие нейтронов со средой.

21.Ядерные реакции. Общие закономерности. Законы сохранения.

22.Эффективные сечения ядерных реакций. Концепция составного ядра Бора. Резонансные реакции. Реакции между сложными ядрами.

23.Деление ядер. Основные закономерности. Цепная ядерная реакция.

24.Реактор. Коэффициент размножения. Типы реакторов. Реакторы на медленных нейтронах. Замедлители. Реакторы – размножители на быстрых нейтронах.

25.Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц.

26.Различные виды взаимодействия между частицами. Законы сохранения. 17. Модель кварков. Современные тенденции развития физики элементарных частиц.

27.Современные астрофизические представления. Вещество астрофизических объектов в экстремальных условиях (сверхвысокие давления и температуры). Представление о нейтронных звездах, пульсарах, черных дырах.

28.Космические лучи. Гипотезы о происхождении космических лучей.

29.Статистический характер радиоактивного распада. Распределение Пуассона.

30.Активность изотопа. Способы измерения активности препарата.

Единицы измерения активности.

31.Бета-распад. Спектры электронов.

32.Гипотеза нейтрино.

33.Спектры альфа-частиц.

34.Радиометрические способы измерения возраста изделий.

35.Понятие о дозиметрии. Единицы измерения доз.

36.Ускорители заряженных частиц.

37.Детекторы излучения (газонаполненные счетчики, фотоэлектронные умножители, полупроводниковые детекторы, пузырьковые и искровые камеры и др.) 7. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЙТИГ-КОНТРОЛЮ Качество усвоения студентами учебной дисциплины Физика атомного ядра и частиц оцениваются по 100-бальной шкале. Из них: 60 рейтинговых баллов составляет максимальная оценка учебной работы студентов в течение семестра, 40 рейтинговых баллов составляет максимальная оценка на курсовом экзамене.

Рейтинговые баллы, выделенные для оценки текущей учебной работы студента (60 баллов) распределяются между 2 модулями. За пропуск одного занятия без уважительной причины снимается 1 (один) балл.

Содержание модулей и распределение рейтинговых баллов по модулям Модули Содержание модуля (тем Распределение баллов по модулям модуля) (виды рейтинг-контроля) Текущая Рубежны Всего работа й баллов на студента контроль модуль (методы и (методы (методы и формы и формы формы контроля) контроля) контроля) Свойства атомных 1 1. 15 15 модуль ядер.

Радиоактивность. проверка (устный, (письменны 2.

Нуклон-нуклонное практически семинар) й, 3.

взаимодействие и свойства х навыков, контрольна ядерных сил. тест я работа) Модели атомных ядер.

4.

Ядерные реакции.

5.

Взаимодействие 6.

ядерного излучения с веществом.

Частицы и 7.

взаимодействия.

Эксперименты в 2 8. 15 15 модуль физике высоких энергий.

Электромагнитные проверка (устный, (письменны 9.

взаимодействия. практически семинар) й, 10. Сильные х навыков, контрольна взаимодействия. тест я работа) 11. Слабые взаимодействия.

12. Дискретные симметрии.

13. Объединение взаимодействий.

Современные астрофизические представления.

Итого 30 30 За экзамен 40 баллов.

Итого: 100 баллов.

Вопросы для подготовки студентов к рубежному контролю по темам модулей Модуль 1.Основные свойства атомных ядер: ядро как совокупность протонов и нейтронов.

2.Масса и энергия ядра.

3. Энергия связи ядра.

4.Капельная модель, полуэмпирическая Вайцзеккера для масс ядра.

5. Спин и магнитный момент ядра.

6. Квадрупольный электрический момент, четность.

7. Магические числа, ядерные оболочки, обобщенная модель ядра.

8. Ядерные силы: радиус действия ядерных сил, зарядовая независимость от спин.

9. Свойство насыщения, обменный характер ядерных сил.

10. Структура дейтрона, форма потенциальной ямы.

11. Размеры дейтрона.

Модуль 1. Радиоактивность. Причины неустойчивости ядер.

2. Виды радиоактивного распада. Основные законы радиоактивного распада.

3. Альфа- распад. Туннельный эффект.

4. Энергетические спектры электронов при бета-распаде.

5.Гипотеза нейтрино. Открытие нейтрино.

6. Гамма-излучение ядер. Мультипольные гамма-переходы.

7.Внутренняя конверсия. Изомерия. Спонтанное деление ядер. Энергия активации. Протонная радиоактивность. Кластерный распад.

8. Взаимодействие излучения с веществом: взаимодействие заряженных частиц со средой.

9. Пробеги частиц. Радиационные потери энергии электронами.

10. Механизмы воздействия гамма-излучения с веществом. Взаимодействие нейтронов со средой.

11. Ядерные реакции. Общие закономерности. Законы сохранения.

12. Эффективные сечения ядерных реакций. Концепция составного ядра Бора. Резонансные реакции. Реакции между сложными ядрами.

13. Деление ядер. Основные закономерности. Цепная ядерная реакция.

14. Реактор. Коэффициент размножения. Типы реакторов. Реакторы на медленных нейтронах. Замедлители. Реакторы – размножители на быстрых нейтронах.

15. Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц.

16. Различные виды взаимодействия между частицами. Законы сохранения.

17. Модель кварков. Современные тенденции развития физики элементарных частиц.

Современные астрофизические представления. Вещество 18.

астрофизических объектов в экстремальных условиях (сверхвысокие давления и температуры). Представление о нейтронных звездах, пульсарах, черных дырах.

19. Космические лучи. Гипотезы о происхождении космических лучей.

Модуль 1. Статистический характер радиоактивного распада. Распределение Пуассона.

2. Активность изотопа. Способы измерения активности препарата. Единицы измерения активности.

3. Бета-распад. Спектры электронов.

4. Гипотеза нейтрино.

5. Спектры альфа-частиц.

6. Радиометрические способы измерения возраста изделий.

7. Понятие о дозиметрии. Единицы измерения доз.

8. Ускорители заряженных частиц.

9. Детекторы излучения (газонаполненные счетчики, фотоэлектронные умножители, полупроводниковые детекторы, пузырьковые и искровые камеры и др.) 14.ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ 1. Основные характеристики протона и нейтрона. Заряд и массовое число ядра. Размеры ядер.

2. Спин и магнитный момент ядра.

3. Энергия связи ядер. Анализ зависимости удельной энергии связи от массового числа.

4. Основные характеристики ядерных сил. Мезонная теория ядерных сил.

5. Радиоактивность. Основные виды радиоактивного распада.

6. Основные законы радиоактивного распада.

7. Альфа-распад. Элементарная теория альфа-распада.

8. Бета-распад. Виды бета-распада. Спектр бета частиц. Гипотеза нейтрино.

9. Эксперимент по наблюдению нейтрино.

10.Гамма-излучение ядер. Внутренняя конверсия.

11.Эффект Мессбауэра.

12.Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество.

13.Прохождение легких заряженных частиц через вещество.

Ионизационные и радиационные потери энергии.

14.Прохождение гамма-квантов через вещество.

15.Взаимодействие нейтронов с веществом. Замедление и радиационный захват нейтрона в процессе диффузии.

16.Ядерные реакции. Основные определения и характеристики.

17.Законы сохранения в ядерных реакциях. Экзотермические и эндотермические реакции.

18.Различные механизмы в ядерных реакциях.

19.Составное ядро. Концепция Н.Бора. Сечение образования составного ядра. Вероятность распада составного ядра.

20.Ядерные реакции на нейтронах. Резонансные явления.

21.Особенности ядерных реакций с многозарядными ионами (z 2).

22.Деление атомных ядер. Процессы, происходящие при делении ядер урана.

23.Трансурановые элементы. Способы получения и свойства ядер.

24.Жидкокапельная модель ядра. Формула Вайцзеккера для вычисления энергии связи и массы ядер.

25.Магические числа и модель ядерных оболочек.

26.Цепная ядерная реакция деления (взрыв и управляемый процесс).

27.Ядерный реактор (коэффициент размножения, гомогенные и гетерогенные реакторы, критические параметры).

28.Определение понятия «элементарная частица» (эч). Способы получения и наблюдения эч.

29.Силы в природе. Типы взаимодействия элементарных частиц.

30.Классификация элементарных частиц по спину (фермионы и бозоны), по времени жизни (стабильные квазистабильные и резонансы).

31.Группы частиц и античастиц (переносчики взаимодействия, лептоны, адроны: мезоны и барионы).

32.Законы сохранения при рождении и распаде элементарных частиц.

Новые квантовые числа: барионный заряд B, лептонные заряды Lе, L и L, странность S, шарм С, красота b и др.

33.Кварковая модель адронов. Кварки верхние (u, c, t) с зарядом (+2/3е) и нижние ( d,s,b) с эл.зарядом (-1/3е). Квантовое число «цвет».

34.Статистический характер радиактивного распада. Распределение Пуассона.

35.Сцинтилляционные детекторы излучений 36.Ионизационные камеры и газоразрядные счетчики.

37.Полупроводниковые поверхностно барьерные детекторы заряженных частиц.

38.Активность источника, содержащего 1 миллиграмм америция 24195Аm, составляет 3 милликюри (mku). Определите период полупраспада изотопа 241Am.

15.ПЕРЕЧЕНЬ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ Сервер информационно-методического обеспечения учебного процесса ТвГУ edc.tversu.ru

 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.