Одночастичные состояния сферических ядер. Одночастичный

Программа Вступительного экзамена PhD
Одночастичные состояния сферических ядер. Одночастичный
гамильтониан для прямоугольной ямы. Одночастичный гамильтониан для
гармонического осциллятора. Спин-орбитальная связь. Реалистические
одночастичные потенциалы. Распределение нуклонов в ядре. Спаривание и
предельная
одночастичная
модель.
Остаточное
взаимодействие.
Предсказания квадрупольных моментов. Предсказания магнитных моментов.
Слабая связь. Гамильтониан модели сильной связи. Волновые функции
модели сильной связи. Модель оболочек для деформированных ядер.
Спектры нечетных деформированных ядер. Неадиабатические эффекты.
Кориолисовы силы. Нечетно-нечетные деформированные ядра.
Квадрупольные колебания поверхности ядра. Гармонические
колебания поверхности ядра. Оператор углового момента в пространстве
коллективных переменных. Модель гармонического осциллятора и ее
применения для пространственной структуры ядра. Внутренняя система
координат вибрационной модели. Потенциальная энергия квадрупольных
колебаний.
Углы Эйлера, лабораторная и собственная системы координат.
Оператор углового момента в различных системах координат. Коллективная
кинетическая энергия. Матричные элементы оператора углового момента.
Преобразования при конечных поворотах. Симметричный волчок. Модель
асимметричного ротатора. Гамильтониан и вероятности переходов во
вращательных полосах.
Гамильтониан колебательно-вращательной модели. Квантование в
криволинейных
координатах.
Решение
уравнений
колебательновращательной
модели.
Симметризация
волновых
функций.
Экспериментальные эффекты колебательно-вращательного взаимодействия.
Феномен фотоядерных реакций. Гидродинамическая модель.
Дипольные решения для сферических ядер. Собственные колебания
плотности. Полная энергия гигантских мультипольных резонансов.
Квантовая гидродинамика и сечения фотопоглощения.
Эффекты деформации ядер в реакциях с тяжелыми ионами. Рассеяние
сферических ядер. Рассеяние деформированных ядер. Экспериментальные
данные о квазимолекулярных состояниях. Модель типа Томаса-Ферми.
Квазимолекулярный ядерный оптический потенциал.
Нуклонная и кластерная энергия связи ядер. Общий гамильтониан
кластерной модели. Альфа-частичная модель. Кластерная структура ядер
лития и бериллия. Мультикластерная модель.
Обзор основных разделов и современного состояния физики
элементарных частиц и калибровочных полей. Виды взаимодействия.
Электромагнитные взаимодействия. Гравитационные взаимодействия,
слабые и сильные взаимодействия. Лагранжиан электрослабого
взаимодействия частиц. Лагранжиан электрослабого взаимодействия
лептонов и кварков. Левые заряженные токи. Универсальность заряженного
тока. Стандартная модель электрослабого взаимодействия. Основные черты
модели. Девять членов Лагранжиана. Массы W и Z бозонов. Связь между
электрическим зарядом и константами g | и g. Связь между вакуумным
средним  и константой Ферми G. Массы электрона. Включение других
лептонов.
Сильные взаимодействия: барионы и мезоны. Введение изотопического
спина. Распады адронов и закон сохранения изоспина. Введение гиперзаряда.
Электрический заряд. Странность. Слабые взаимодействия: лептоны.
Распады мюона. Структура пионов. Распады пионов и нуклонов. Унитарная
симметрия: роль закона сохранения SU(2) мультиплета, SU(3) мультиплета.
Октетное представление мезонов и барионов.
Кварки – структурные единицы адронов. Характеристика кварков:
заряд, спин, сорт и масса. Мезоны – связанное состояние кварков и
антикварков. Барионы – связанное состояние трех кварков. Правила ОЦИ.
Рассады адронов и кварковые диаграммы. Нейтральные токи. Рассеяние
 , ~
  на электроне. Аннигиляция. Нейтральные точки и взаимодействие
нейтрино с нуклонами. Изотопические свойства нейтрального тока.
Калибровочная инвариантность. Калибровочные Лагранжианы.
Калибровочные поля Абелева группа U(1). Электромагнитное поле.
Неабелева группа SU(2). Поле Янга-Миллса. Калибровочная теория сильного
взаимодейстия. Взаимодействие адронов. Глюон – глюонное взаимодействие.
Распады адронов. Асимтотическая свобода.
Квантовая хромодинамика. Константа связи. Спонтанное нарушение
калибровочной симметрии. Спонтанное нарушение глобальной симметрии.
Спонтанное нарушение локальной симметрии. Механизм Хиггса.
Спонтанное
нарушение
калибровочной
симметрии.
Сохранение
электрического заряда. Распады W и Z бозонов. Свойства Хиггсовых
базонов. Электрослабые взаимодействия кварков. Распады адронов, сильные
распады лептонов. Распады  - лептона.
Классификация по энергиям налетающих частиц: кулоновские
взаимодействия; де-бройлевская длина волны порядка размеров ядер;
порядка размеров нуклона; субнуклонные пространственные масштабы.
Деление шкалы масс ядер: легчайшие, легкие, средние, тяжелые и
сверхтяжелые ядра. Основные цели ядерно-физических экспериментов:
определение квантовых характеристик конечного или составного ядра;
изучение механизма реакции; выяснение структуры ядра.
Закон сохранения энергии и закон сохранения импульса. Избытки масс.
График энергетических соотношений между входным и выходными
каналами ядерных реакций. Экзотермические и эндотермические энергии
реакции. Определение порогов ядерных реакций. Энергия возбуждения
составного ядра и конечных ядер. Расчет сопутствующих реакций. Расчет
ожидаемых спектров вторичных частиц.
Источники и детекторы частиц и ускоренных ионов, важнейшие типы
ускорителей. Ядерные и термоядерные реакторы. Мишени для изучения
процессов в микромире. Мониторирование первичного пучка частиц.
Угловое и энергетическое разрешение спектрометра. Физический нуль.
Полярные и декартовы координаты. Метод рассеяния и постановка
экспериментов по рассеянию. Сравнение с резерфордовским сечением и
выявление механизма реакции. Кинематика рассеяния и ядерных реакций.
Измерения дифференциальных, интегральных и полных сечений рассеяния и
ядерных реакций. Относительные и абсолютные сечения. Изотропные и
анизотропные угловые распределения. Лабораторная система и система
центра масс. Описание угловых распределений путем разложения в
степенной ряд. Разложение по полиномам Лежандра.
Функции возбуждения, резонансы. Приближения тонкой и толстой
мишени. Метод наведенной активности. Метод прямой регистрации
вторичных частиц. Зависимость функций возбуждения от угла вылета
вторичных частиц. Функции возбуждения для дифференциальных и полных
сечений. Измерение сечений для гамма-квантов. Вид функций возбуждения
для составного ядра. Вид функций возбуждения для прямых ядерных
реакций. Промежуточный случай.
Предварительные расчеты энергетических спектров. Сплошные
(белые) энергетические спектры. Линейчатые энергетические спектры.
Толстые, полутолстые и тонкие мишени. Угловое разрешение спектрометра.
Метод частиц отдачи. Многочастичные процессы.
Идея эксперимента и ее связь с моделями ядерных реакций. Геометрия
эксперимента. Двумерные угловые корреляции. Измерения ассиметрии.
Теория корреляций, сопоставление с экспериментом.
Поляризованные пучки. Поляризованные ядра-мишени. Поляризация
падающих частиц с помощью мишени. Угловые распределения третичных
частиц.
Радиоактивность как частный случай распада составной ядерной
системы. Радиоактивность и виды ионизирующих излучений. Ядерные
механизмы радиоактивности, альфа-, бета- и тяжелоионные распады.
Атомарные механизмы радиоактивности. Механизмы гамма-излучения ядер.
Взаимодействие
ионизирующих
излучений
с
веществом.
Взаимодействие электронов и заряженных частиц с веществом.
Взаимодействие гамма-квантов с веществом. Взаимодействие нейтронов с
веществом. Взаимодействие ускоренных ионов с веществом.
Общие понятия и безмодельные параметры в физике элементарных
частиц. Состав элементарных частиц. Внутричастичные силы. Кварковая
структура элементарных частиц. Роль законов сохранения. Квантовые
заряды элементарных частиц.
Структура. Размеры элементарных частиц. Виды внутричастичного
движения. Проблема многих тел внутри элементарных частиц.
Периодическая
система
элементарных
частиц.
Несохранение
пространственной четности. Комбинированная четность и свойства
нейтральных каонов.
Общие понятия. Безмодельные параметры в физике столкновений.
Состав систем взаимодействующих элементарных частиц. Энергии,
необходимые для рождения частиц в NN-столкновениях. Силы
взаимодействия при столкновениях. Электромагнитное взаимодействие.
Слабое
взаимодействие.
Электрослабое
взаимодействие.
Сильное
взаимодействие. Структура, размеры, форма и виды движения в системах
взаимодействующих элементарных частиц. Проблема многих тел в физике
столкновений элементарных частиц.
Распады элементарных частиц. Радиоактивность элементарных частиц.
Механизмы распадов элементарных частиц. Взаимодействие элементарных
частиц с веществом.
Потери энергии на ионизацию и возбуждение. Удельная ионизация,
многократное рассеяние, тормозное излучение, прямое рождение электронпозитронных пар. Потери энергии на фотоядерные взаимодействия, полные
потери энергии, соотношение пробег-энергия для заряженных частиц.
Обоснование фактора Фано.
Фотоэффект. Комптон-эффект. Рождение пар. Полное сечение
поглощения фотонов.
Дрейф и диффузия в электрическом поле. Дрейф и диффузия в
электрическом и магнитном полях. Сильное взаимодействие адронов.
Эффект Рамзауэра. Основные характеристики детекторов частиц.
Разрешающая способность детектора. Временное разрешение и
эффективность детектора.
Детекторы для ионизационных и трековых измерений. Ионизационные
камеры. Пропорциональные счетчики, счетчики Гейгера и стримерные
трубки. Многопроволочные пропорциональные и плоские дрейфовые
камеры. Цилиндрические пропорциональные и дрейфовые камеры, струйные
дрейфовые камеры, времяпроекционные камеры (ВПК) и времяпрекционные
камеры с оптическим съемом.Пузырьковые, стримерные и искровые камеры,
камеры на разрядных трубках, ядерные эмульсии и пластиковые детекторы
Фотоумножители. Сцинтилляционные и плоские искровые счетчики.
Кристаллы галоидного серебра. Рентгеновские пленки.
Термолюминесцентные и радиофотолюминесцентные детекторы.
Сравнительные характеристики детекторов для ионизационных и
трековых измерений.