Тематический план дисциплины «Физика атомного ядра и частиц» ВВЕДЕНИЕ

Тематический план дисциплины «Физика атомного ядра и частиц»
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ И ТЕМ
ВВЕДЕНИЕ
1. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА
Тема 1.1. Свойства атомных ядер: статические характеристики ядра, состав ядра
Основные характеристики ядра: заряд, масса, радиус ядра, спин, магнитный момент и
электрический квадрупольный момент. Дефект массы ядра. Энергия связи ядра.
Тема 1.2. Ядерные модели. Ядерные силы и нуклон-нуклонное взаимодействие
Классификация ядерных моделей. Капельная модель ядра. Полуэмпирическая формула для
энергии связи ядра. Модель ядерного ферми газа. Оболочечная модель ядра. Свойства ядерных
сил. Дейтрон. Потенциал нуклон-нуклонного взаимодействия.
Тема 1.3. Радиоактивность. Альфа-распад
Основные типы радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.
Последовательный радиоактивный распад.
Основные свойства альфа-распада. Квантовая теория альфа-распада. Закон Гейгера-Неттола.
Тема 1.4. Бета-распад
Виды и свойства бета-распада. Элементы теории бета-распада. Радиоактивные семейства.
Тема 1.5. Гамма-излучение ядер
Гамма-излучение возбужденных ядер и его характеристики. Эффект Мёссбауэра (ядерный
гамма-резонанс). Ядерная изомерия. Внутренняя конверсия. Прохождение гамма-квантов через
вещество. Закон ослабления узкого пучка гамма-квантов. Линейный и массовый
коэффициенты ослабления. Взаимодействие γ-квантов с веществом.
Тема 1.6. Прохождение заряженных частиц через вещество
Прохождение тяжелых заряженных частиц через вещество. Формула Бора для ионизационных
потерь. Прохождение легких заряженных частиц через вещество. Радиационные потери.
Полный пробег частиц.
Тема 1.7. Ядерные реакции
Классификация ядерных реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Энергетическая
схема ядерных реакций. Порог ядерной реакции.
Свойства нейтронов, классификация нейтронов. Ядерные реакции под действием нейтронов.
Формулы Брейта-Вигнера для сечения радиационного захвата нейтрона и упругого рассеяния
нейтрона. Закон «1/ v».
Тема 1.8. Деление ядер
Реакции деления тяжелых ядер. Механизм деления ядра и энергия активации. Состав продуктов
деления ядра и энергия деления. Элементарная теория деления.
Цепные реакции деления ядер урана. Формула для размножения в цепной реакции.
Коэффициенты размножения . Формула четырех сомножителей.
Ослабление потока нейтронов. Замедление нейтронов. Диффузия нейтронов.
Тема 1.9. Термоядерные реакции
Термоядерные реакции. Термоядерные реакции на Солнце и звездах. Водородный цикл.
Углеродный цикл. Нуклеосинтез. Термоядерный взрыв. Управляемый термоядерный синтез.
Тема 1.10. Источники и методы регистрации частиц
Источники заряженных частиц. Ускорители. Источники γ-квантов. Источники нейтронов.
Методы регистрации частиц. Детекторы, их типы и характеристики. Трековые детекторы.
Ядерные фотоэмульсии. Пузырьковые камеры. Камера Вильсона. Электронные детекторы.
Счетчики заряженных частиц и  -квантов. Гамма-спектрометры и нейтронные детекторы.
2. ЧАСТИЦЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Тема 2.1. Классификация элементарных частиц
Система естественных единиц (   c  1 ), Элементарные частицы. Лептоны. Адроны. Мезоны.
Барионы. Мультиплеты.
Тема 2.2. Кварковая модель адронов
Кварки и их характеристики. Кварковая структура мезонов и барионов. Экспериментальное
подтверждение кварковой модели адронов. Эксперименты в области высоких энергий.
Тема 2.3. Электромагнитное взаимодействие
Электромагнитное взаимодействие. Фотон (гамма-квант). Квантовая электродинамика (КЭД).
Уравнения Максвелла в ковариантной форме. Уравнение Клейна-Гордона. Уравнение Дирака.
Уравнения Лагранжа. Лагранжиан квантовой электродинамики. Диаграммы Феймана.
Тема 2.4. Сильное взаимодействие
Сильное взаимодействие. Квантовая хромодинамика (КХД). Лагранжиан КХД. Глюоны и их
экспериментальное подтверждение.
Тема 2.5. Слабое взаимодействие
Слабое взаимодействие. Универсальное четырехфермионное (V-A) – взаимодействие с
заряженными и нейтральными токами. Вионы (промежуточные векторные бозоны).
Спонтанное нарушение симметрии скалярного поля. Спонтанное нарушение локальной
калибровочной симметрии SU(2). Механизм Хиггса. Электрослабое взаимодействие.
Тема 2.6. Гравитационное взаимодействие
Гравитационное взаимодействие. Уравнения Эйнштейна. Уравнения Фридмана. Квантовая
теория гравитации (КТГ). Гравитон.
Тема 2.7. Законы сохранения, симметрии и их нарушения
Непрерывные пространственно-временные симметрии (глобальные симметрии). Внутренние
симметрии, Калибровочная симметрия, Группа U(1), Группа SU(2), Группа SUc(3). Теорема СРТ
Киральная симметрия. Нарушение симметрии. Законы сохранения.
Тема 2.8. Единая теория поля
Единая теория поля. Суперсимметрия. Супергравитация. Суперструны.
Тема 2.9. Большие машины физики
Ускорители. Супермашины физики: Тэватрон Лаборатории Ферми. ЦЕРН Большой адронный
коллайдер. Международный линейный коллайдер (ILC) (проект)
Тема 2.10. Современные астрофизические представления, Вселенная
Космология – наука о Вселенной в целом. Принцип Коперника и космологический принцип.
Характеристики Вселенной. Возникновение Вселенной и ее эволюция.
Тема 2.11. Галактика и звезды
Характеристика Галактики как звездного скопления и её эволюция. Классификация звезд.
Солнце, его характеристики и эволюция.
3. ПРИКЛАДНАЯ ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Тема 3.1. Ядерная энергетика
Классификация ядерных реакторов. Ядерный реактор: активная зона, ядерное топливо,
отражатель, теплоноситель, радиационная защита, работа и системы управления. Радиационная
безопасность и аварии ядерных реакторов.
Тема 3.2. Дозиметрия.
Ионизирующее излучение и его характеристики. Флюенс. Экспозиционная доза. Поглощенная
доза. Коэффициент качества излучения. Эквивалентная доза. Единицы измерения доз. Действие
ионизирующих излучений на структуру вещества. Радиационные дефекты. Химическое
действие излучений.
Тема 3.3. Биологическое действие излучений
Действие ионизирующих излучений на биомолекулы, клетки, органы, организм в целом.
Фоновое облучение человека. «Нормы и правила радиационной безопасности (НРБ-99/2009) » и
«Основные санитарные правила (ОСП-72/80)» - основные руководящие документы в области
радиационной безопасности.
Тема 3.4. Защита от излучений
Классификация защит. Защита от внешних потоков  -частиц и  -частиц . Защита от  излучения. Защита от нейтронного излучения. Радиационная защита от внутреннего облучения.
Применение радиоактивных излучений в науке и технике.