Ядерные реакции. Методы изучения ядерных реакций

ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
Кафедра__ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ
Учебно-методический комплекс по дисциплине
Физика атомного ядра и частиц
Для направления/специальности
Кемерово
2007 г.
5104000 / 010701
2
СОДЕРЖАНИЕ
(указываются элементы комплекса и номера страниц)
1. Требования Государственного образовательного стандарта ВПО
(специальность 010701-Физика ) к обязательному минимуму
содержания основной образовательной программы и к уровню
подготовки выпускника по курсу «Физика атомного ядра и частиц».
2. Примерная учебная программа курса, рекомендуемая УМО «Физи-
ка».
3. Рабочая программа курса.
4. . Методические рекомендации по изучению дисциплины для
студентов
5. Учебно-методические материалы.
6.
Оценочные и диагностические средства итоговой государственной
аттестации и учебно-методическое обеспечение их проведения.
7. Электронный вариант всех документов.
3
1. Требования Государственного образовательного стандарта ВПО (специальность 010701-Физика ) к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы и к уровню подготовки выпускника по
курсу «Физика атомного ядра и частиц».
Обязательный минимум содержания: Свойства атомных ядер. Радиоактивность. Взаимодействие нуклонов 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
2. Примерная учебная программа курса, рекомендуемая УМО
«Физика».
Введение. Основные этапы развития физики атомного ядра и частиц. Масштабы
явлений микромира.
Свойства атомных ядер. Опыт Резерфорда. Размеры ядер. Ядро как совокупность протонов и нейтронов. Распределение заряда в ядре. Масса и энергия связи
ядра. Удельная энергия связи. Стабильные и радиоактивные ядра. Квантовые характеристики ядерных состояний. Спин и магнитный момент ядра. Квадрупольный момент ядра. Методы измерения массы ядер, нейтрона протона. Энергия
связи и зависимость от нуклонного состава. Магические числа. Зеркальные ядра.
Формула Вайцзеккера. Рассеяние электронов на ядрах, протонах и нейтронах.
Форм-фактор ядра. Характеристики протонов, нейтронов и электронов.
Радиоактивность. Радиоактивные превращения ядер. Радиоактивные семейства.
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 свойства ядерных сил. Свойства ядерных сил.
Система двух нуклонов. Дейтрон. Тензорный характер ядерных сил. Зарядовая
независимость ядерных сил. Изоспин. Обменный характер ядерных сил. Мезонная модель нуклон – нуклонного взаимодействия.
Модели атомных ядер. Основные экспериментальные факты. Микроскопические и коллективные модели. Модель Ферми-газа. Капельная модель ядра. Полуэмпирическая формула энергии связи ядра. Деформация ядер. Квадрупольный
электрический момент. Физическое обоснование оболочечной модели. Потенци4
ал 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 изучения ядерных реакций. Детекторы частиц.
Принципы работы ускорителей. Законы сохранения в ядерных реакциях. 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 излучения с веществом. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Тяжелые и легкие частицы. Потери энергии на ионизацию
и возбуждение атомов. Радиационные потери. Пробеги заряженных частиц. Взаимодействие нейтронов с веществом. Замедление нейтронов. Прохождение излучения через вещество: фотоэффект, Комптон – эффект, рождение электронпозитронных пар. Эффект Вавилова – Черенкова. Дозиметрия. Биологическое
действие излучения и защита от него.
Частицы и взаимодействия. Четыре типа фундаментальных взаимодействия.
Константы и радиусы взаимодействия. Принципы описания взаимодействия частиц в квантовой теории поля. Переносчики взаимодействия. Понятие о диаграммах Фейнмана. Основные характеристики 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 высоких энергий. Экспериментальные методы в физике высоких энергий. Ускорители. Встречные пучки. Пучки вторичных частиц.
Детекторы. Реакции с частицами. Взаимодействия и распады частиц.
Электромагнитные взаимодействия. Основные свойства электромагнитного
взаимодействия. Испускание и поглощение фотонов. Электромагнитное рассеяние лептонов. Взаимодействие фотонов с адронами. Векторные мезоны. Упругое
рассеяние электронов. Формула Мотта. Форм-факторы нуклонов и частиц.
Сильные взаимодействия. Классификация адронов. Барионы и мезоны. Супермультиплеты адронов. Странность и другие адронные квантовые числа. Адронные свойства фотона. Глубоконеупругие процессы. Кварки. Глюоны. Кварковая
модель адронов. Тяжелые кварки c, b, t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал
сильного взаимодействия. Асимптотическая свобода и невылетание кварков
(конфайнмент).
Слабые взаимодействия. Основные характеристики слабого взаимодействия.
Распады мюона и -лептона. Лептоны и лептонные квантовые числа. Промежуточные бозоны W+, W-, Z. Законы сохранения в слабых взаимодействиях. Слабые
5
распады лептонов и кварков. Нейтрино и антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с веществом. Масса нейтрино.
Дискретные симметрии. Симметрии и законы сохранения. Пространственная
инверсия. Зарядовое 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.
Объединение взаимодействий. Экранировка заряда в квантовой электродинамике. Зависимость констант взаимодействия от переданного импульса. Объединение электромагнитных и слабых взаимодействий. Великое объединение. Поиск
нестабильности протона.
Современные астрофизические представления. Эволюция и состав Вселенной.
Реликтовое излучение. Космологический нуклеосинтез в горячей Вселенной.
Нуклеосинтез в звездах. Распространенность химических элементов. Нейтринная
астрономия. Сверхновые. Нейтронные звезды. Черные дыры. Космические лучи состав, энергия и происхождение. Радиационные пояса Земли.
6
Федеральное агентство по образованию
ГОУ ВПО «Кемеровский государственный университет»
Кафедра экспериментальной физики
УТВЕРЖДАЮ
Декан физического факультета
Проф. ___________ Ю.Н. Журавлев
«___» ___________ 2003 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
ПО «ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЧАСТИЦ»
для специальности 010701 Физика, ОПД
Факультет: Физический
Курс: 3
Семестр: 6
Лекции: 36 час.
Семинары: 34 час.
Лабораторные: 54 час.
Самостоятельная работа: 70 час.
Всего часов: 194 час.
Экзамен: 6 семестр
Зачет: 6 семестр
Составитель:
д.ф.-м.н., зав. каф. эксперим. физики КемГУ,
профессор Л.В.Колесников
Кемерово-2007
7
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного
стандарта специальности 010701 «Физика».
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры экспериментальной физики
Протокол № ____ от «___» ____________ 2007 г.
Зав. кафедрой д.ф.-м.н. профессор ___________ Л.В. Колесников
Одобрено методической комиссией физического факультета
Протокол № ____ от «___» ___________ 2007 г.
Председатель к.ф.-м.н. доцент М.Л. Золотарев
8
2 Пояснительная записка. Цели и задачи курса
Курс «Ядерная физика» - 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. Уже в
ближайшие годы мы можем стать свидетелями таких фундаментальных открытий
как обнаружение бозонов Хиггса, суперсимметричных частиц, массивности
нейтрино, структуры кварков и лептонов.
Программа курса разработана в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 010701 «Физика».
9
2
Блок 1. Физика ядра. Свойства атомных ядер. Взаимодействие нуклонов и свойства ядерных сил. Модели
атомных ядер. Радиоактивность. Ядерные реакции.
Взаимодействие ядерного
излучения с веществом.
3
4
18
Практические (или семинарские)
Лабораторные
1
1-9
Лекции
Название и содержание
разделов, тем, модулей
Лекции /семинары / лабораторный практикум
Общий
№
недели
Объем часов
Аудиторная работа
5
Самостоятельная работа
3. Тематический план
Формы контроля
18
6
27
7
40
8
По завершению тем первого блока
(лекции 18)проводится
коллоквиум и
контрольная
работа №1
12
12
18
24
По завершению тем второго блока
(лекции 9-14)
проводится
коллоквиум и
контрольная
работа №2
6
4
6
6
36
34
54
70
.
9-15 Блок 2. Частицы и взаимодействия. Эксперименты в
физике высоких энергий.
Электромагнитные взаимодействия. Сильные взаимодействия. Слабые взаимодействия. Дискретные симметрии. Объединение взаимодействий.
Блок 3. Вселенная, эволюция звезд. Современные
астрофизические представления.
Итого:
10
4. Содержание дисциплины
1
1
2
Блок 1. Физика ядра.
Лекция 1
3
Практические (или семинарские)
Лабораторные
Лекции
Название и содержание
разделов, тем, модулей
Лекции /семинары / лабораторный практикум
Общий
№
недели
Объем часов
Аудиторная работа
4
5
Самостоятельная работа
4.1 Содержание курса по неделям.
6
7
2
2
3
4
2
2
3
4
2
2
3
4
Введение. Открытие ядра и
общие понятия. Сечение рассеяния. Формула Резерфорда.
Дифракционное рассеяние частиц. Формула Momma. Формфактор. Распределение заряда в
нуклоне.
2
Лекция 2
Ядерный парк. NZ-диаграмма
ядер. Масса и энергия связи ядра. Энергия отделения нуклона,
частицы. Удельная энергия связи. Дефект массы. Модель
Ферми-газа для ядра. Модель
жидкой капли для ядра. Формула Вайцзеккера.
3
Лекция 3
Основное и возбужденное состояние ядра. Сохраняющиеся
величины и квантовые
числа. Спин ядра. Четность.
Тождественность частиц. Статические электромагнитные моменты.
11
Формы контроля
8
4
Лекция 4
2
2
3
6
2
2
3
4
2
2
3
6
2
2
3
4
4
4
6
8
Оценка спинового момента ядер.
Модель Шмидта. Модель ядерных оболочек. Спин и четность в
модели оболочек ядра. Ограниченность одночастичной модели
оболочек. Вращательные уровни ядер. Колебательные уровни
ядер. Реальный ядерный спектр.
5
Лекция 5
Свойства ядерных сил. Характеристики дейтрона. Зарядовая
независимость ядерных сил.
Изоспин частиц и ядер. Спин орбитальные силы. Обменный
характер нуклонных взаимодействий. Радиальная форма ядерных сил. Теория Юкавы.
6
Лекция 6
Общие закономерности распада.
 - радиоактивность. -распад.
 - распад. Эффект Мессбауэра.
7
Лекция 7
Ядерные реакции. Законы сохранения. Кинематика ядерных
реакций. Механизмы ядерных
реакций. Сечение образования
составного ядра. Формула Брейта – Вигнера. Прямые ядерные
реакции.
8-9
Лекция 8
Взаимодействие ядерных частиц
с веществом. Прохождение тяжелых заряженных частиц через
вещество. Прохождение легких
заряженных частиц через вещество. Прохождение  - квантов
через вещество. Другие механизмы взаимодействия излучения с веществом: Комптоновское
рассеяние, фотоэффект, рождение электрон-позитронных пар,
эффект Вавилова –Черенкова.
Блок 2. Физика частиц и
взаимодей ствий
12
По завершению тем первого блока
(лекции 18)проводится
коллоквиум и
контрольная
работа №1
10
Лекция 9
2
2
3
4
2
2
3
4
2
2
3
4
2
2
3
4
2
2
3
4
2
2
3
4
Частицы и взаимодействия.
Ускорители частиц. Элементарные частицы. Экспериментальное исследование структуры
частиц. Типы, радиусы и константы взаимодействий частиц.
Диаграммы Фейнмана для электромагнитных взаимодействий.
Кванты других полей.
11
Лекция 10
Систематика частиц. Основные
узлы диаграмм фундаментальных взаимодействий. Законы
сохранения в мире частиц. Правило Накано – Нашиджимы –
Гелл- Манна. Кварки. Кварковая структура легчайших барионов и мезонов. Декуплет барионов.
12
Лекция 11
Трудности кварковой модели.
Цвет. Адроны – наборы цветных кварков. Глюоны. КХД.
Экранировка и антиэкранировка
заряда. Асимптотическая свобода. Структура протона.
13
Лекция 12
Отсутствие кварков в свободном
состоянии. Доказательства существования кварков. Тяжелые
кварки.
14
Лекция 13
Слабые взаимодействия. Слабые распады. Заряженные и
нейтральные слабые Токи. Несохранение четности в слабых
взаимодействиях. Спиральность.
15
Лекция 14
Зарядовое сопряжение. Обращение времени. СРТ – теорема.
Этапы развития теорий объединения взаимодействий. Великое объединение. Суперсимметрия.
Блок 3. Вселенная, эволюция звезд
13
1617
Лекция 15
1718
Лекция 16
3
2
3
4
3
2
3
2
36
34
54
70
Вселенная, свидетельства
большого взрыва. Первые
мгновения Вселенной. Дозвездный синтез ядер. Барионная
асимметрия, отсутствие антивещества. Инфляция. Звездная
эра. Ядерные реакции в звездах.
Заключительные стадии жизни
звезд. Конечные этапы эволюции Вселенной. Космические
лучи.
Итого:
По завершению тем второго и третьего блока
(лекции 9-16)
проводится
коллоквиум и
контрольная
работа №2
Тематический план и содержание дает представление о последовательности изучения учебной дисциплины и характеризует структуру расчета часов различных форм организации учебного процесса (лекции, семинарские, практические и лабораторные занятия, индивидуальные занятия, контрольные работы,
коллоквиумы, самостоятельная работа студентов и др.). Выбор комплекса форм
организации учебного процесса для каждой конкретной учебной дисциплины
осуществляется в соответствии со спецификой ее содержания и задач. Распределение часов приведено по неделям.
Ниже приведены темы семинарских занятий и перечень задач лабораторного практикума и необходимое число часов для выполнения.
В графе 7 приведен примерный объем часов, необходимых для самостоятельной работы по соответствующим темам.
В графе 8 отражаются контрольные мероприятия, проводимые в конкретные недели межсессионного периода с указанием используемых форм контроля
усвоения студентами учебно-программного материала, включая коллоквиумы,
контрольные работы и т.п.
4.2 План семинаров по курсу «Физика ядра и частиц»
Ниже приведены темы семинарских занятий, перечень задач для решения на семинарах, домашних заданий и контрольных работ. Форма контроля : две контрольные работы по курсу лекций и планам семинарских занятий.
Литература.
1) Субатомная физика. Вопросы. Задачи. Факты. Издательство Московского
университета. 1994.
14
2) Антонова И.А. , Гончарова Н.Г., Живописцев Ф.А. Задачи по ядерной
физике. МГУ - 1979.
3) Иродов И.Е. Сборник задач по атомной и ядерной физике. Атомиздат, М
– 1976, 1988, 2001
.
Семинар 1. (2 час) Введение.
Релятивистские свойства частиц. Полная энергия и масса свободной
частицы. Кинетическая энергия и импульс частицы. Замедление времени. Уменьшение длины. Волновые свойства частиц. Принцип неопределенности. Масштабы величин и единицы измерения в ядерной физике и физике элементарных частиц.
Решение задач:
(Л1) – 1.1 –1.5; 1.8 – 1.17; 1.21.
(Л3,2001г) – 6.316-6.318.
Семинар 2 (2 час). Свойства атомных ядер.
Свойства атомных ядер. Атомный номер. Массовое число. Радиус ядра и распределение нуклонной плотности. Плотность ядерного вещества. Энергия связи
ядер. Удельная энергия связи. Энергии отделения частиц от ядра. Дефект массы.
Константа конверсии.
Решение задач:
(Л1) – 2.22-2.27; 2.33-2.45; 2.49-2.54;
(Л2) – 1.1-1.3;1.5-1.6;
(Л3,1976г)- 10.1;10.4; 10.5;10.7;10.8410.11-10.12;
Семинар 3. (2 час). Свойства атомных ядер.
Свойства атомных ядер. Сохраняющиеся величины и квантовые числа. Спин ядра и моменты нуклонов. Четность состояний ядра. Изоспин ядра и нуклонов. Зеркальные ядра. Модели атомных ядер. Модель заряженной жидкой капли. Формула Вайцзеккера. Изотопы.
Решение задач:
(Л1) – 2.55-2.61; 2.68-2.72; 2.1-2.6-2.13-2.21;
(Л2) – 1.7-1.9;
(Л3,1997г) – 10.13-10.14; 10.15-10.16
Семинар 4. (2час). Свойства атомных ядер.
Свойства атомных ядер. Электромагнитные моменты нуклонов и
ядер. Магнитный дипольный момент. Дипольный и квадрупольный
электрический момент. Сверхтонкая структура спектральных линий. Рассеяние частиц на ядре. Дифракционный характер рассеяния.
Решение задач:
15
(Л1) – 2.73-2.77; 2.80-2.81; 2.83-2.84; 2.85-2.89-2.92; 2.100-2.102; 2.106-2.109;
2.113-2.117.
(Л2) – 1.10; 1.13-1.14-1.15; 1.16; 1.20
Семинар 5-6. (4 час). Модели атомных ядер.
Модель ферми-газа. Модель ядерных оболочек. Потенциал трехмерного
гармонического осциллятора и Вудса – Саксона. Учет спин орбитального
взаимодействия. Спины и четность ядерных состояний. Расчет магнитного
момента в рамках оболочечной модели. Учет деформации ядер. Вращательное и колебательное движения ядер. Возбужденные состояния ядер.
Решение задач:
(Л1) – 3.1, 3.2, 3.7; 3.9-3.11, 3.24,3.26,3.27-3.30; 3.40-3.44; 3.47; 3.513.57;
(Л2) – 1.20; 1.21- 1.25;
(Л3,1976г) – 10.30,10.31, 10.32, 10.33, 10.36,
Семинар 7-8. (4 час). Радиоактивность.
Законы радиоактивного распада. Единицы измерения активности. Последовательные превращения ядер и вековое равновесие. Методы определения
возраста в археологии. Законы сохранения. Закономерности -, - распадов
и - переходов. Кулоновский и центробежные барьеры. Факторы, определяющие вероятности распадов. Период полураспада. Среднее время жизни.
Эффект Мессбауэра.
Решение задач:
(Л1) – 4.1-4.10; 4.18-4.20; 4.23, 4.26; 4.36, 4.38,4.49, 4.79, 4.80-4.85;4.93;
4.106, 4..108; 4.113-4.115, 4.125, 4.136, 4.142
(Л2) – 2.1. 2.2, 2.3, 2.4;2.5. 2.12, 2.13, 2.16, 2.20, 2.21, 2.22, 2.23, 2.24, 2.33,
2.34, 2.37. 2.38, 2.41,
(Л3,1976г) – 11.1-11.3, 11.6, 11.8, 11.9, 11.11, 11.12, 11.25, 11.30, 11.31, 11.37,
11.38. 11.55,-11.61,
Семинар 9-10. (4 час). Ядерные реакции.
Законы сохранения. Энергия реакции. Порог реакции. Лабораторная система
и система центра инерции. Кинематика ядерных реакций.
Сечение (полное, интегральное, дифференциальное, дважды дифференциальное) ядерной реакции. Составное ядро. Прямые ядерные реакции. Деление и синтез ядер.
Решение задач:
(Л1) – 5.1, 5.3 - 5.8, 5.13-5.26, 5.28 – 5.38, 5.62,5.66,5.68-5.71, 5.73, 5.77,
5.79, 5.81, 5.86, 5.87, 5.98, 5.100-5.103. 5.107, 5.110-5.111,
(Л2) – 4.1-4.8; 4.14, 4.21, 4.22-4.25.
(Л3,1976г) – 13.(6,10, 11, 13, 20, 22, 41, 43, 44.
(2001г) - 6.(275, 278, 279, 280, 282, 285, 291, 292, 293.)
16
Семинар 11-12. (4 час). Взаимодействие частиц и излучений с веществом.
Удельные ионизационные потери для тяжелых и легких частиц. Эффективный пробег для электронов. Удельные радиационные потери. Взаимодействие  - квантов. Фотоэффект, Комптон – эффект, образование электронпозитронных пар, сечения процессов. Излучение Вавилова-Черенкова. Дозиметрия и защита от излучений. Экспозиционная, поглощенная и эквивалентная дозы.
Решение задач:
(Л1) – 8.1 , 8.3, 8.6, 8.9-8.10, 8.13, 8.16, 8.18, 8.21, 8.23-8.27, 8.31, 8.32, 8.38,
8.41, 8.44-8.46, 8.49, 8.52, 8.53, 8.62 –8.66, 8.68, 8.69, 8.80
(Л2) – 3.1-3.13; 3.16-3.17.
(Л3,1976г) – 12.79, 12.71, 12.36, 12.37, 12.32, 12.31, 12.33, 12.34, 12.18, 12.19,
Семинар 13-15. (6 час). Свойства частиц и взаимодействий.
Законы сохранения. Типы и константы взаимодействий. Сильные,
слабые взаимодействия и характеристики частиц. Кварковая структура адронов. Цвет. Переносчики взаимодействий.Диаграммы Фейнмана. Античастицы. Гиперзаряд. Операции симметрии, СРТ – теорема.
Решение задач:
(Л1) – 6.(21, 23, 27-31, 75, 109, 115, 120, 123, 125, 130, 135, 137, 143, 161, 164, 165, 171,
176, 192, 181, 206, 208, 212, 215, 216, 213, 232, 243, 265, 266, 282, 284, 302, 310.
(Л2) – 5.1-5.12, 5.14, 5.16-5.19, 5.25, 5.31, 5.34
(Л3,1976г) – 16(12, 114, 21, 22, 28, 37, 38, 40, 42, 43, 45, 48)
Семинар 16. (2 час). Нуклеосинтез, космические лучи.
Решение задач:
(Л1) – 7.(1, 7, 11 ,12, 13, 19, 22, 32, 33, 34, 36.)
Семинар 17. (2 час). Эксперимент и статистика.
Решение задач:
(Л1) – 10.(1, 2, 5-9, 12, 13, 20, 25, 30, 31, 32, 46, 47, 58, 66, 68)
4. 3 Перечень лабораторных работ по курсу «Ядерная физика»
Перечень работ практикума определяется преподавателем из
следующего списка:
1. Зондирование атомных ядер электронами. Форм-фактор.
2. Ядерные реакции.
3. Изучение структуры атомных ядер.
4. Изучение космических лучей.
5. Определение длины пробега α – частиц.
17
6. Исследование β – радиоактивности.
7. Распад - мезона.
8. Изучение работы сцинтилляционного счетчика.
9. Определение периода полураспада долгоживущего изотопа.
10. Распределение Пуассона.
11. Эффект Мессбауэра.
12. Дозиметрия излучений.
13. Пропорциональный счетчик.
14. Исследование γ – радиоактивности.
15. Метод Монте – Карло.
4.4 Учебно-методические материалы по дисциплине.
Список основной учебной литературы
Сведения об учебниках
Наименование, гриф
Автор
Год издания
Количество
экземпляров Электронный
в библиотеке
вариант в
на момент
библиотеке
утверждения факультета
программы
Введение в физику ядра Капитонов
и частиц. М. Едиториал И.М.
УРСС,
2002.
Экспериментальная
Мухин К.Н.
ядерная физика.
Том 1 (части 1-2);
Том 2. М – Энергоатомиздат.
1993.
10
Ядерная физика.
«Наука» , М .
Широков
Ю.М., Юдин
Н.П..
Сивухин Д.В.
1980.
15
на сервере
факультета
1989
25
на сервере
факультета
Окунь Л.Б
1981
3
Валантен Л.
1986
3
Общий курс физики.
Том 5, часть 2. М.Наука.
Лептоны и кварки. М.-.
«Наука».
Субатомная физика:
ядра и частицы. Том
1,2. М. – Мир.
18
на сервере
факультета
** Введение в физику
ядра, адронов и элементарных частиц. М. –
Мир.
Бопп Ф
1999.
1
Нуклеосинтез во Вселенной. Изд-во Московского университета.
Ишханов
Б.С., Капитонов И.М.,
Тутынь И.А
1999.
3
Субатомная физика.
Вопросы. Задачи. Факты. Изд-во Московского университета.
Ишханов Б.С
1994.
На кафедре
1
На кафедре
Методические разработки:
1. Колесников Л.В., Севастьянов О.Г., Козяк Л.А. Ядерная физика .Часть1.
УМП., КемГУ, 2004 г. 110 стр.; копия на сервере факультета.
2. Колесников Л.В., Козяк Л.А. Физика ядра и частиц. Конспекты семинарских занятий. Часть 1. КемГУ, 2007 г. 52 стр. ; копия на сервере факультета.
3. Колесников Л.В., Козяк Л.А. Физика ядра и частиц. Конспекты семинарских занятий. Часть 2., КемГУ, 2007 г. 70 стр.; копия на сервере факультета.
4. Колесников Л.В., Козяк Л.А. Физика ядра и частиц. Конспекты семинарских занятий. Часть 3 . Сервер ФФ, 2006 г. 52 стр.
5. Колесников Л.В. Мультимедийный конспект лекций «Физика ядра и частиц» , 660 слайдов. 2006 г. Размещен на сервере физического факультета.
19
5. Формы текущего, промежуточного и рубежного контроля.
5.1 Задания по физике ядра и частиц для самостоятельной работы.
1. Протон с кинетической энергией Т = 2 МэВ налетает на не подвижное ядро
197
75
Au. Определить дифференциальное сечение рассеяния
d
d
на угол  = 600.
Как изменится величина дифференциального сечения рассеяния, если в качестве
рассеивающего ядра выбрать 2713 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 40
20 Са в
0
сечении наблюдается дифракционный минимум под углом min = 18 . Оценить
радиус ядра 40
20 Са.
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 21 Н в энергетических
единицах, если энергия связи дейтрона Есв ( 21 Н) = 2,2 МэВ.
6. Массы нейтральных атомов в а.е.м.: 168 О – 15,9949, 158 О – 15,0030,
15,0001. Чему равны энергии отделения нейтрона и протона в ядре 168 О?
15
7
N –
7. Считая, что разность энергий связи зеркальных ядер определяется только
различием энергий кулоновского отталкивания в этих ядрах, вычислить радиусы
зееркальных ядер 2311 Na и 1223 Mg.
8. Известно, что внутренний электрический квадрупольный момент Q0 ядра
Lu равен +5,9 Фм2. Какую форму имееет это ядро? Чему равен параметр деформации этого ядра?
175
71
9. Определить значения изоспинов I основных состояний ядер изотопов углерода - 106 С, 116 С, 126 С, 136 С, 146 С.
10. На основании одночастичной модели оболочек определить значения спинов
и четностей Jр основных состояний изотопов кислорода 158 О, 168 О, 178 О, 188 О.
20
11. Активность препарата 3215 Р равна 2 мкКи. Сколько весит такой препарат?
Период полураспада Т1/2 для 3215 Р равен 14,5 суток.
12. Во сколько раз число распадов ядер радиоактивного йода 131
53 I в течение первых суток больше числа распадов в течение вторых суток? Период полураспада
изотопа 131
53 I равен 193 часам.
13. Определить энергию W, выделяемую 1 мг препарата 210
84 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:
5/2207
84
1/2+
223
88
Po
5/2
203
82
Ra
-
5/2+
219
86
Pb
а)
б)
5/2+
233
92
Rn
5/2+
237
93
U
Np
5/2+
229
90
3/2233
91
Th
в)
Pa
г)
15. Используя значения масс атомов, определить верхнюю границу спектра по27
зитронов, испускаемых при -распаде ядра 27
14 Si. Масса атома 14 Si равна 25137,961
МэВ, а 2713 Al – 25133,150 МэВ.
16. Определить энергию отдачи ядра 73 Li, образующегося при е-захвате в ядре
7
7
7
4 Be. Есв( 4 Be) = 37,6 МэВ, Есв( 3 Li) = 39,3 МэВ.
114
114
17. Энергии связи ядер 114
48 Cd, 49 In и 50 Sn равны соответственно 972,63 МэВ,
970,42 МэВ и 971,61 МэВ. Определить возможные виды -распада ядра 114
49 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+.
21
19. Определить пороговое значение энергии -кванта в реакции фоторождения
 -мезона на протоне -  + p  p + 0. Масса 0-мезона m = 134,98 МэВ.
0
31
7
4
20. Рассчитать энергии и пороги реакций 32
16 S(,р) 15 Р и 2 Не(,р) 3 Li. Массы –
протона mp=1,00728 а.е.м., ядер М( 42 Не) = 4,00151 а.е.м., М( 73 Li) = 7,01436
а.е.м., М( 1531 Р) = 30,96553 а.е.м., М( 32
16 S) = 31,96329 а.е.м.
21. Исходя из схемы протекания реакций р + 199 F 
определить орбитальный момент захваченного протона.
20
10
Ne0(1+) 
16
8
O(3-) + ,
22. Исходя из модели оболочек оценить отношение сечений реакций 168 O(p,d) 158 О с образованием конечного ядра в основном состоянии и в состоянии (Jр = 3/2-). Предполагается прямой механизм реакций.
23. Найти ширины Г возбужденных состояний ядра 5726 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 5726 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 взаимодействия: 1) - + р  К- + р + Х, 2) К- + р  - + К0 + Х, 3) р + р  - + + + Х.
26. Могут ли реакции + + р  - + К+ + К- и + + р   ++ + 0 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.
22
31. Проверить выполнение законов сохранения и построить кварковые диаграммы реакций, происходящих в разультате сильного взаимодействия: 1)   р
   К  рр  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 электронпозитронной пары в кулоновском поле ядра. Какие виртуальные частицы участвуют в этих процессах?
33. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электронпозитронной 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+0 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),
3
d + p  2 He + 
(Q = 5,49 МэВ)
3
3
4
(Q = 12,86 МэВ)
2 He + 2 He  2 Не + 2р
38. Определить критические энергии электронов для углерода, алюминия, железа, свинца.
5.2 Основные вопросы к экзамену по курсу «Физика ядра и частиц».
1. Введение.
1. Масштаб явлений в физике ядра Опыт Резерфорда. Основные характеристики
ядер.
2. Рассеяние электронов на ядрах. Изотопы, изобары, изотоны. Размеры ядер.
23
3. Масса ядра. Дефект массы. Энергия связи ядра. Удельная энергия связи нуклонов в ядре.
4. N – Z диаграммы атомных ядер. Дорожка -стабильности. Энергетическая поверхность. Нуклоностабильные ядра. Энергетические диаграммы в модели независимых частиц.
5. Капельная модель ядра. Формула Вайцзеккера.
6. Методы измерения массы ядер (масс-спектрометрия, энергетический анализ
ядерных реакций,  -распад, -распад, радиоспектроскопия).
7. Определение массы нейтрона.
8. Квадрупольный электрический момент и форма ядер.
9. Магнитный дипольный момент ядра.
10. Законы радиоактивного распада. Вековое уравнение.
11.
12.
 - распад. Энергетический анализ, законы сохранения..
Кулоновский и центробежный барьеры. Закон Гейгера-Неттола.
13.
 - распад. Энергетический анализ, законы сохранения.
Зависимость от A, Z.
Несохранение четности. К-захват. Гипотеза нейтрино.
Экспериментальное обнаружение электронного антинейтрино..
 - излучение ядер. Электрические и магнитные переходы.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
Датировка событий методами радиоактивного распада.
Эффект Мессбауэра. Энергия отдачи. Доплеровское уширение, ширина со
стояния.
Дейтрон. Свойства нуклон-нуклонного взаимодействия.
Мезонная теория ядерных сил.
Ядерные модели. Модель Ферми-газа. Оболочечная модель ядра.
Однонуклонная модель Шмидта для нахождения спина и магнитного
момента ядра.
Спин ядра. Определение спина ядра и магнитного момента.
Определение магнитного момента нейтрона.
Схема заполнения ядерных оболочек. Зависимость от формы потенциаль
ной ямы.
Четность. Изотопический спин.
Законы сохранения в ядерных реакциях. Общие свойства. Выход реакции.
Пороговая энергия.
Сечение ядерной реакции.
Механизмы ядерных реакций. Модель составного ядра. Формула БрейтаВигнера для резонансных реакций. Нерезонансные реакции. Оптическая
модель ядерных реакций. Прямые реакции. Фотоядерные реакции.
Синтез и деление ядер. Ядерные реакции с участием нейтронов. Характеристики (рассеяние упругое и неупругое, радиационный захват, деление
ядер). Деление тяжелых ядер. Устойчивость и деление быстрыми и медленными нейтронами. Использование ядерных реакций в науке и технике. За24
медление и диффузия нейтронов. Коэффициент размножения. Ядерная
энергетика.
31.
Прохождение частиц через вещество. Ионизационные потери. Формула Бора: тяжелые частицы, легкие частицы.
32.
Прохождение  - квантов через вещество: фотоэффект, эффект Комптона,
рождение e- - е+ пар. Эффект Вавилова-Черенкова.
Дозиметрия. Единицы измерения.
Систематика частиц. Адроны, лептоны, калибровочные бозоны.
Законы сохранения в мире частиц.
Частицы и античастицы. Резонансы.
Структура нуклона.
Изоспин частиц и ядер. Изоспиновые мультиплеты.
Странность. Рождение и распад странных частиц.
Сильные взаимодействия. Кварки. Глюоны. Цвет. Кварковая структура адронов. Возбужденные состояния нуклонов.
Слабые взаимодействия. Промежуточные бозоны.
Несохранение четности в слабых взаимодействиях.
Слабые распады лептонов и кварков.
Диаграммы Фейнмана .
Опыт Райнеса – Коуэна. Мюонное и таонное нейтрино .
Гипотеза W – бозонов. Калибровочные бозоны. Модель универсального
слабого взаимодействия. Константы взаимодействия.
Стандартная модель электрослабого взаимодействия Вайнберга – Салама –
Глэшоу. Левоспиральные дублеты.
Нейтрино и антинейтрино. Спиральность.
Пространственная инверсия. Р – четность.
Зарядовое сопряжение. СР – инверсия.
Обращение времени. СРТ теорема.
Объединение взаимодействий. Нестабильность протона.
Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах.
Космические лучи. Их состав и происхождение.
Основные идеи теории Великого объединения.
Вселенная, свидетельства большого взрыва.
Первые мгновения Вселенной. Дозвездный синтез ядер.
Барионная асимметрия, отсутствие антивещества. Инфляция.
33.
34.
35.
36.
37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.
51.
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
5.3
Контрольные задания:
для промежуточного контроля, блок 1,
для промежуточного контроля, блок 2
25
5.4 Тесты.
1. Колесников Л.В. , Руссаков Д.М. Тесты по курсу «Физика ядра и элементарных частиц.» Блок 1. Для промежуточного контроля. Сервер физического факультета КемГУ, 2007 г.
2. Колесников Л.В. , Руссаков Д.М. Тесты по курсу «Физика ядра и элементарных частиц.» Блок 2. Для промежуточного контроля. Сервер физического факультета КемГУ, 2007 г.
3. Колесников Л.В. , Руссаков Д.М. Тесты к экзамену по курсу «Физика ядра и
элементарных частиц.» Для рубежного контроля. Сервер физического факультета КемГУ, 2007 г.
6. Дополнения и изменения к рабочей программе учебной дисциплины
Сведения о переутверждении РП на текущий учебный год и рег истрация изменений
№ Учеб- Содержание Преподаватель- Рабочая про- Внесенные изиз- ный год изменений разработчик
менения утверграмма перемепрограммы
ждаю:
несмотрена
и Первый прорекния
тор КемГУ (деодобрена
на
кан)
заседании ка«___»
____________
федры
200_ г.
Протокол
№_____
«__»
200_ г.
26
_____
Контрольные для промежуточного контроля, блок 1
Вариант 1
1. Вычислить кинетическую энергию протона с импульсом 5 МэВ/с.
2.. Какая энергия выделится при образовании -частицы из двух дейтронов.
Удельная энергия связи дейтрона 1,1 МэВ, ядра 4He — 7,07 МэВ.
3. Оценить угол, при котором в рассеянии электронов с энергией 600 МэВ на ядрах олова должен наблюдаться первый дифракционный минимум.
4. Кинетическая энергия α - частиц, испускаемых 226Ra (атомная масса 226,02536
а.е.м.), равна 4,78 МэВ, а энергия отдачи конечного ядра 222Rn — 0,09 МэВ.
Чему равна атомная масса 222Rn?
5. Рассчитать доплеровское уширение спектральной линии с энергией 1 МэВ при
комнатной температуре (Т = 300 К).
6. Ядро 7Li захватывает медленный нейтрон и испускает  - квант. Чему равна
энергия этого  - кванта?
Вариант 2
1. Определить импульс π-мезона, если его кинетическая энергия 200 МэВ.
2. Какое ядро может образоваться при слиянии двух ядер 6 Li и какая энергия выделится при этом?
3. Оценить анергию электронов, если при их рассеянии на ядрах свинца первый
дифракционный минимум наблюдается под углом 7°.
4. Рассчитать кинетические энергии α - частицы и конечного ядра, образующихся
при α - распаде 212Bi.
5. Определить типы и мультипольности  - переходов:
1) 1- → 0+, 2) 1+ → 0+, 3) 2- → 0+, 4) 2+ → 3-, 5) 2+ → 3+, 6) 2+ → 2+.
6. Определить пороги реакции: 1) 7Li(p, )4Не, 2) 7Li(p, )8Ве.
Вариант 3
1. Какова скорость элементарной частицы, если ее масса в 10 раз превышает массу покоя?
2. Определить энергию связи нейтрона в ядре 21Ne. Даны дефекты масс в а.е.м.:
Δ(n) = 0,008665, Δ (20Ne) = -0,00759, Δ (21Ne) = -0,006151.
3. Оценить радиус и массовое число ядра, если известно, что при рассеянии электронов с энергией 500 МэВ первый дифракционный минимум наблюдается под
углом 18°.
4. Рассчитать кинетические энергии α - частиц, образующихся при распаде ядра
8
Be.
5. Определить верхнюю границу β - спектра при распаде нейтрона.
6. Какие ядра могут образовываться в результате реакций под действием: 1) протонов с энергией 10 МэВ на мишени из 7Li; 2) ядер 7Li с энергией 10 МэВ на
водородной мишени?
27
Вариант 4
1. Чему равна масса электрона с кинетической энергией 2 МэВ?
2. Рассчитать радиусы атомных ядер 27Al, 90Zr, 238U.
3. α - Частица с энергией 5 МэВ налетает на ядро золота 197Аu с прицельным параметром 2∙10-8 см. Определить угол отклонения α - частицы от первоначального направления движения.
4. Оценить верхнюю границу возраста Земли, считая, что весь имеющийся на
Земле 40Аr образовался из 40К в результате е-захвата. В настоящее время на
каждые 300 атомов 40Аr приходится один атом 40К.
5. Определить кинетическую энергию конечного ядра при β+ - распаде 64Сu при:
1) Еv = 0, 2) Те = 0.
6. Вычислить порог реакции 14N +   17О + р, если налетающей частицей является: 1) ядро 14N, 2)  - частица. Энергия реакции Q = -1,18 МэВ. Объяснить
результат.
Вариант 5
1. Чему равна скорость частицы, кинетическая энергия которой равна ее энергии
покоя?
2. Оценить часть объема ядра, занимаемую нуклонами, и среднее расстояние
между нуклонами в ядре.
3. α - Частица с энергией 5 МэВ пролетает мимо ядра золота 197Аu. При каком
значении прицельного параметра угол рассеяния составит 1°?
4. Определить возраст деревянного предмета, если активность на единицу массы
14
С составляет 0,7 активности свежесрубленного дерева.
5. Чему равна максимальная энергия электронов, испускаемых при β - распаде
трития?
6. Возможны ли реакции: 1)  + 7Li  10В + n; 2)  + 12С  14N + d под действием
 - частиц с кинетической энергией 10 МэВ?
Вариант 6
1. Скорость электрона составляет 1010 см/с. Какую энергию ему необходимо сообщить, чтобы его скорость увеличилась на 50% ?
2. Используя зависимость, существующую между радиусом ядра и массовым
числом, оценить плотность ядерной материи.
3. Оценить минимальное расстояние, на которое сблизится с ядром золота 197Аu
α - частица с энергией 5 МэВ.
4. Определить активность препарата 83Sr через 60 часов после приготовления, если первоначальная активность составляла 0,05 мкКи.
5. Вычислить максимальную энергию электронов, испускаемых при β - распаде
12
В. Атомная масса 12В — 12,0144 а.е.м.
28
6. Определить пороговые значения энергий  - квантов в реакциях фоторасщепления 12С:  + 12С  11С + n;
Вариант 7
1. Электрон на выходе линейного ускорителя имеет скорость на 2 см/с меньше
скорости света. Определить массу электрона.
2. При рассеянии протона на протоне величина поперечной компоненты импульса для первого дифракционного минимума равна 1,1 ГэВ/с. Оценить радиус протона и плотность вещества в протоне.
3. Убедиться, что разность энергий связи зеркальных ядер 15N и 15O обусловлена
кулоновской энергией.
4. Какая доля ядер 32Р распадется в течение второй недели с момента изготовления препарата?
5. Определить максимальную кинетическую энергию электронов β - распада 32Р.
Массы атомов в а.е.м.: 32Р — 31,973908, 32S — 31,9720728.
6. Найти пороговую энергию  - кванта при фоторасщеплении ядра массы М, если
энергия реакции равна Q.
Вариант 8
1. Протон, электрон и фотон имеют одинаковую длину волны  = 10-9 см. Какое
время им необходимо для пролета расстояния в 10 м?
2. Каким был бы радиус Земли, если бы она состояла из вещества, имеющего
плотность ядра?
3. С помощью формулы Вайцзеккера рассчитать энергии отделения нейтронов в
четно-четных изотопах 40Ca.
4. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со
средним временем жизни τ распадется за интервал времени между t1 = τ и t2
= 2τ?
5. По массам изобар 13С и 13N найти верхнюю границу спектра позитронов распада 13N → 13С + e+ + νe. Массы атомов в а.е.м.: 13С — 13,00335508, 13N —
13,0057388.
6. Определить пороговое значение энергии  - кванта в реакции фоторождения °
- мезона  + p  p + 0.
Вариант 9
1. Определить длины волн : 1) протона, 2) электрона и 3) фотона с энергиями 1
МэВ.
2. Массы нейтрона и протона равны соответственно 939,6 и 938,3 МэВ. Определить массу ядра 2H, если энергия связи дейтрона 2,2 МэВ.
3. Используя формулу Вайцзеккера, вычислить энергии отделения протона для
ядер 40Са.
29
4. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со
средним временем жизни τ останется по прошествии времени 10τ?
5. Определить энергию отдачи ядра лития, образующегося при е-захвате в ядре
7
Be.
6. Возможно ли расщепление дейтрона  - квантом с энергией 2 МэВ?
Вариант 10
1. Протон в ядре локализован с точностью до размеров, равных радиусу ядра,  5
· 10-13 см. Чему равна неопределенность в скорости и энергии протона?
2. Рассчитать количество энергии, которое выделится при объединении 20 протонов и 20 нейтронов в ядро 40Са.
3. С помощью формулы Вайцзеккера получить выражение для энергии отделения
протона в случае четно-четных ядер.
4. Какое количество распадов происходит за 1 с в 1 г 238U?
5. Определить максимальную энергию, приобретаемую ядром отдачи при β - распаде ядра 27Si.
6. Определить порог реакции l2C(p,p)12C.
Вариант 11
1. Исходя из соотношения неопределенности, показать, что электроны не могут
входить в состав ядра.
2. Определить удельную энергию связи ядра 160. Масса нейтрального атома 16О
равна 15,9949 а.е.м.
3. Рассчитать удельные энергии связи ядер 16О, по формуле Вайцзеккера
4. Определить период полураспада 226Ra., если активность 1 г 226Ra составляет 1
Ки.
5. Оценить среднее время жизни следующих α - радиоактивных ядер: 1) 212Rn (Тα
= 6,2 МэВ); 2) 216Rn (Тα = 8,0 МэВ); 3) 220Ra (Tα = 7,46 МэВ); 4) 226Th (Tα = 6,3
МэВ); 5) 228Th (Тα = 5,4 МэВ).
6. Почему порог реакции больше модуля энергии реакции?
Вариант 12
1. Покоящееся ядро 5He распадается на ядро 4He и нейтрон. Оценить среднее
время жизни 5He.
2.. Получить выражение для энергии связи ядер через массы нейтральных атомов.
3. Для каких областей значений А и Z следует ожидать наибольших отклонений
результатов расчетов по формуле Вайцзеккера от экспериментальных
данных?
4. Протон с кинетической энергией 2 МэВ налетает на неподвижное ядро 197Аu.
Определить дифференциальное сечение рассеяния на угол 60°. Как изменится
30
величина вероятности рассеяния, если в качестве рассеивающего ядра выбрать 27Al?
5. Определить вероятность распада ядер радиоактивного золота 198Au за четвертые сутки.
6. Является ли реакция d + 6Li   +  эндотермической или экзотермической?
Даны удельные энергии связи в МэВ: (d) = 1,11; () = 7,08; (6Li) = 5,33.
Вариант 13
1. Среднее время жизни ядра по отношению к испусканию фотонов равно 6,1 с.
Какова неопределенность в энергии испущенного фотона?
2. Рассчитать величину атомной единицы массы в МэВ.
3. Какая физическая модель лежит в основе формулы Вайцзеккера? Какие члены
в формуле Вайцзеккера следуют из капельной модели, а какие нет?
4. Вычислить сечение рассеяния α - частицы с энергией 5 МэВ кулоновским полем ядра 208РЬ под углами больше 90°.
5. Начальная активность препарата 32P равна 2 мкКи. Сколько весит такой препарат?
6. В одном грамме природного урана содержится 3,4·10-7 г 226Ra, имеющего период полураспада Т1/2 = 1,62·103 лет. Определить период полураспада 238U, считая, что T1/2(238U) >> T1/2(226Ra).
Вариант 14
1. Ядро 10В из возбужденного состояния с энергией 0,72 МэВ распадается путем
испускания -квантов с периодом полураспада 6,7 · 10-10 с. Оценить неопределенность в энергии испущенного -кванта.
2. Атомная масса 20Ne равна 19,992 а.е.м. Определить энергию связи ядра в МэВ.
3. Оценить радиус ядра, если первый дифракционный минимум при рассеянии на
нем протонов с энергией 19 ГэВ наблюдается под углом 0,3°.
4. α - Частицы с энергией 6,5 МэВ испытывают резерфордовское рассеяние на ядре золота. Определить: 1) параметр столкновения для α - частиц, наблюдаемых под углом 90°; 2) минимальное расстояние сближения α - частиц с ядром;
3) кинетическую и потенциальную энергию α - частиц в этой точке.
5. Определить вероятность распада ядер радиоактивного золота 198Au в течение
четырех суток.
6. Рассчитать кинетические энергии α-частицы и дочернего ядра α - распада 212Bi.
Вариант 15
1. Рассчитать длину волны  электрона с энергией: 1) 10 эВ 2) 10 МэВ.
2. Энергия связи ядра 37Cl равна 298 МэВ. Определить его массу в МэВ.
31
3. При рассеянии электронов с энергией 750 МэВ на ядрах 40Са в сечении наблюдается минимум под углом 18°. Оценить радиус ядра 40Са.
4. Определить минимальное расстояние, на которое α - частица с энергией 5 МэВ
приблизится к покоящемуся ядру золота при рассеянии на угол 90°. Сравнить эту величину с соответствующей величиной прицельного параметра.
5. Во сколько раз вероятность распада ядер радиоактивного иода 131I в течение
первых суток больше вероятности их распада в течение вторых суток?
6. Оценить высоту кулоновского барьера для α - частиц в ядре 238Рu.
Контрольные для промежуточного контроля, блок 2
Вариант 1
1.Оценить максимальное расстояние, на котором возможно взаимодействие нуклонов путем обмена виртуальным π - мезоном.
2. Определить квантовые числа частицы Х в реакции K- + p → Ω- + K+ + X.
3. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: τ+ → e+ + ve +  .
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → Ξ- + π+ + X
5. Нарисовать диаграммы взаимодействия р-р, n-n, р-n на кварковом уровне.
Вариант 2
1. Определить порог реакции фоторождения π- - мезона на дейтроне γ + d → p +
p π-.
2. Показать, что реакциЯ распада K+ → μ+ + νμ; — реакциЯ слабого взаимодействия.
3. При аннигиляции р и р в состоянии покоя возникают 4 заряженных π - мезона.
В каких пределах может меняться кинетическая энергия каждого из них?
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → К+ + К0 + π0 + X
5.Показать, что без введения нового квантового числа "цвет", имеющего три возможных значения, кварковая структура ++, -, - противоречит принципу Паули.
Вариант 3
1. Рассчитать пороговые значения энергии γ - квантов в реакциях фоторождения
π0 - мезонов на ядре водорода γ + p → p + π0;
2. Показать, что реакции распада K+ → π+ + π0 — реакциЯ слабого взаимодействия.
3. π°- Мезон, кинетическая энергия которого равна энергии покоя, распадается на
два  - кванта. Каков угол между направлениями движения  - квантов?
32
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
р + n →  + π- + Х;
5.Оценить, какая энергии требуется для переворота спина кварка в нуклоне. Какая частицы при этом получается?
Вариант 4
1. Рассчитать пороговые значения энергии γ - квантов в реакциях фоторождения
и π+ - мезонов на ядре водорода γ + p → n + π+.
2. Возможна ли реакция  e + p → n + e+;
3. Пусть нейтрон распадается в состоянии покоя. Определить максимальную кинетическую энергию каждого из образующихся продуктов распада. Как по измеренному энергетическому спектру электронов распада восстановить энергетический спектр антинейтрино?
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → К+ + π0 + π0 + Х;
5. Оценить, какая энергии требуется для переворота спина кварка в π - мезоне.
Какая частицы при этом получается?
Вариант 5
1. Для реакции рождения пары протон — антипротон при столкновении двух
протонов найти энергию реакции и порог реакции. p + p → p + p + p + p ,
2. Возможна ли реакция  e + n → p + e-;
3.Возможна ли реакция π- + n → К- + ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
5. Как меняются кварковые состояния при распаде  →  + ? Определить тип
перехода с испусканием  - кванта.
Вариант 6
1. Рассчитать порог реакции p + p → p + Σ+ + K0. Показать, что в этой реакции
сохраняется странность.
2.Возможна ли реакция μ- → e- +  e + νμ;
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции: р + р → Ξ° + р + π+;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → - + К0 + К0 + X;
5. Показать, что четность мезона равна (-1)L+1, где L — относительный орбитальный момент входящих в его состав кварка и антикварка.
33
Вариант 7
1. Какова вероятность того, что π -мезон с кинетической энергией 100 МэВ распадется на лету, не достигнув мишени, расположенной в 6 м от места рождения
мезонов?
2. Возможна ли реакция μ- + νμ → e- +  e .
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции:
р + π - → К0 +  ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К- + π- + р + X;
5. Оценить магнитный момент d – кварка в ядерных магнетонах, если масса кварка равна 1/3 mр
+
Вариант 8
1. Оценить вероятность распада на лету μ - мезона с полной энергией 1 ГэВ.
2. Рассчитать порог реакции р + р → р + р + π°. Определить делю кинетической
энергии налетающего протона, идущую на движение центра инерции
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующией реакции:
р + р → π+ + π - + π0 + π+ + π-4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → Ξ- + π+ + X;
5. Оценить магнитный момент U – кварка в ядерных магнетонах, если масса
кварка равна 1/3 mр
Вариант 9
1. Оценить путь, пройденный в атмосфере π+ - и π0 - мезонами с энергией 1 ГэВ.
2. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях:1) р + p → р
+ р + р + р;
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + π - → +  0 ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К+ + К0 + X;
5. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электронпозитронной пары.
Вариант 10
34
1. Определить спин π - мезона, если известно, что отношение сечений прямой и
обратной реакций р + р ↔ d + π+:
 ppd 3 p2
, где рπ и рp — импульсы ча 
 d  pp 4 p 2p
стиц.
2. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях: 1)  + p →
p + p + р.
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
 + p →   + ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → π0 + К- + Х;
Вариант 11
1. Облучение дейтериевой мишени пучком медленных π- - мезонов приводит к
реакции
π- + d → n + n. Определить четность π- - мезонов.
2. До какой величины энергии в реакции сохраняется число нуклонов?
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
 + p →  + К 0 ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → - + К+ + X;
5. Оценить радиус сильных взаимодействий
Вариант 12
1. Определить изоспин ядра (A, Z—1), образующегося в результате радиационного захвата π- - мезона ядром (A, Z) с изоспином Т.
2. Определить величину суммарной кинетической энергии π - мезонов, образующихся при распаде покоящегося К+ - мезона: К+ → π+ + π+ + π -.
3.Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + К- → + + π -;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + n → ° + Х
5. Оценить радиус слабых взаимодействий
Вариант 13
1. Проверить выполнение законов сохранения в реакции π+ + n → Σ+ + K0. Рассчитать порог реакции.
2. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: π+ → π° + е+ + vе;
35
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + π - → К° + ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
р + р →  + π- + X
5. Показать, что пространственная четность позитрония (e+e-) равна (-l)L+1,
где L — относительный орбитальный момент е+ и е-.
Вариант 14
1.Проверить выполнение законов сохранения в реакции π0 + p → Λ + K+. Рассчитать порог реакции.
2. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: μ+ → e+ + ve +   ;
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + π - → К0 +  ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К- + p + Х;
5. Какие значения может иметь относительный орбитальный момент двух π0- мезонов, образующихся в реакции р р → 2π0, если относительный орбитальный момент р р равен L?
Экзаменационные билеты.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
1.Открытие атомного ядра. Общие понятия о ядре . Опыт Резерфорда. Модель
атома Томсона и Резерфорда. Эффективное сечение.
2.Общие сведения об элементарных частицах.
Задачи:
1. С помощью формулы Вайцзеккера получить выражение для энергии отделения
протона в случае четно-четных ядер.
2. Какое количество распадов происходит за 1 с в 1 г 238U?
36
3.Проверить выполнение законов сохранения в реакции π0 + p → Λ + K+. Рассчитать
порог реакции.
4. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: μ+ → e+ + ve +   ;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
1.Формула Резерфорда. Рассеяние а-частиц на ядре 208РЬ. Волны де Бройля.
Дифракционная картина рассеяния. Рассеяние электронов на ядрах. Опыты
Хофштадтера.
2. Современные ускорители
Задачи:
1. Протон в ядре локализован с точностью до размеров, равных радиусу ядра,  5
· 10-13 см. Чему равна неопределенность в скорости и энергии протона?
2. Рассчитать количество энергии, которое выделится при объединении 20 протонов и 20 нейтронов в ядро 40Са.
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + π - → К0 +  ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К- + p + Х;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
1.Формула Мотта. Форм-фактор. Распределение заряда в ядре.
Распределение заряда в нуклоне и размер нуклона.
2. Экспериментальное исследование структуры частиц
Задачи:
37
1. Определить энергию отдачи ядра лития, образующегося при е-захвате в ядре
7
Be.
2. Возможно ли расщепление дейтрона  - квантом с энергией 2 МэВ?
3. Какие значения может иметь относительный орбитальный момент двух π0- мезонов, образующихся в реакции р р → 2π0, если относительный орбитальный
момент р р равен L?
4. Проверить выполнение законов сохранения в реакции π+ + n → Σ+ + K0. Рассчитать порог реакции.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4
1. Ядерный парк. .N-Z-диаграмма стабильных и долгоживущих ядер Масса и
энергия связи ядра. Энергия отделения нуклона
2. Теории в физике частиц. Типы взаимодействий частиц.
Константы и радиусы взаимодействий.
Задачи:
1. Используя формулу Вайцзеккера, вычислить энергии отделения протона для
ядер 40Са.
2. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со
средним временем жизни τ останется по прошествии времени 10τ?
3. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: π+ → π° + е+ + vе;
4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
р + π - → К° + ;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
1. Удельная энергия связи. Источники ядерной энергии. Некоторые свойства
ядерных сил
2. Диаграммы Фейнмана для электромагнитных взаимодействий.
38
Задачи:
1. Определить длины волн : 1) протона, 2) электрона и 3) фотона с энергиями
1МэВ.
2. Массы нейтрона и протона равны соответственно 939,6 и 938,3 МэВ. Определить массу ядра 2H, если энергия связи дейтрона 2,2 МэВ.
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
р + р →  + π- + X
4. Показать, что пространственная четность позитрония (e+e-) равна (-l)L+1,
где L — относительный орбитальный момент е+ и е-.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6
1.Модель жидкой капли.. Формула Вайцзеккера. Объемная, поверхностная и кулоновская энергии .
2. Систематика частиц. Фундаментальные частицы.Барионы и мезоны.
Задачи:
13
13
1. По массам изобар С и N найти верхнюю границу спектра позитронов распада 13N → 13С + e+ + νe. Массы атомов в а.е.м.: 13С — 13,00335508, 13N —
13,0057388.
2. Определить пороговое значение энергии  - кванта в реакции фоторождения °
- мезона  + p  p + 0.
3. Определить изоспин ядра (A, Z—1), образующегося в результате радиационного захвата π- - мезона ядром (A, Z) с изоспином Т.
4. Определить величину суммарной кинетической энергии π - мезонов, образующихся при распаде покоящегося К+ - мезона: К+ → π+ + π+ + π -.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7
39
1. Энергия симметрии. Роль принципа Паули. Зависимость Z от А для стабильных
ядер. Эффект спаривания. Четно-четные, нечетные и нечетно-нечетные ядра.
Вклад различных видов энергии в полную энергию ядра.
2. Основные узлы фундаментальных взаимодействий. Кварковые диаграммы.
Задачи:
1. С помощью формулы Вайцзеккера рассчитать энергии отделения нейтронов в
четно-четных изотопах 40Ca.
2. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со
средним временем жизни τ распадется за интервал времени между t1 = τ и t2 =
2τ?
3.Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + К- → + + π -;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + n → ° + Х
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8
1. Основное и возбужденные состояния ядра. Диаграмма ядерных уровней.
Квантовые характеристики ядерных состояний. Инвариантность гамильтониана и квантовые числа.
2. Законы сохранения в мире частиц. Барионное и лептонное квантовые числа.
Странность. Частицы-античастицы
Задачи:
1. Протон, электрон и фотон имеют одинаковую длину волны  = 10-9 см. Какое
время им необходимо для пролета расстояния в 10 м?
2. Каким был бы радиус Земли, если бы она состояла из вещества, имеющего
плотность ядра?
3. Оценить радиус слабых взаимодействий
4. Облучение дейтериевой мишени пучком медленных π- - мезонов приводит к
реакции π- + d → n + n. Определить четность π- - мезонов.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
40
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9
1. Особенности спинов ядер. Четность. Орбитальная и внутренняя четность.
Четность системы частиц.
2. Сильные взаимодействия. Адроны. Правило Накано-Нишиджимы-Гелл-Манна
Задачи:
1. Определить максимальную кинетическую энергию электронов β - распада 32Р.
Массы атомов в а.е.м.: 32Р — 31,973908, 32S — 31,9720728.
2. Найти пороговую энергию  - кванта при фоторасщеплении ядра массы М, если
энергия реакции равна Q.
3. До какой величины энергии в реакции сохраняется число нуклонов?
4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:  + p →   + К 0 ;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10
1. Тождественность частиц. Статистика. Фермионы и бозоны . Классические статические электромагнитные моменты ядер. Квантовомеханические моменты
ядер.
2. Кварки и их характеристики
Задачи:
1. Убедиться, что разность энергий связи зеркальных ядер 15N и 15O обусловлена
кулоновской энергией.
2. Какая доля ядер 32Р распадется в течение второй недели с момента изготовления препарата?
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → - + К+ + X;
4. Оценить радиус сильных взаимодействий
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
41
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11
1. Общие закономерности радиоактивного распада. Виды распада.
2. Кварковая структура легчайших барионов и мезонов.
Задачи:
1. Электрон на выходе линейного ускорителя имеет скорость на 2 см/с меньше
скорости света. Определить массу электрона.
2. При рассеянии протона на протоне величина поперечной компоненты импульса для первого дифракционного минимума равна 1,1 ГэВ/с. Оценить радиус
протона и плотность вещества в протоне.
3. Определить спин π - мезона, если известно, что отношение сечений прямой и
обратной реакций р + р ↔ d + π :
+
 ppd 3 p2
, где рπ и рp — импульсы ча 
 d  pp 4 p 2p
стиц.
4. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях:
+p →p +p + р.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12
1.α-Радиоактивность. Прохождение α -частиц через барьер.Центробежный барьер
2. Кварковые атомы, четность.
Задачи:
1. Вычислить максимальную энергию электронов, испускаемых при β - распаде
12
В. Атомная масса 12В — 12,0144 а.е.м.
2. Определить пороговые значения энергий  - квантов в реакциях фоторасщепления 12С:  + 12С  11С + n;
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:
 + p →   + ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → π0 + К- + Х;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
42
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13
1. β-распад. Нейтрино. Слабое взаимодействие. Промежуточные бозоны.
Переходы Ферми и Гамова-Теллера
2. Декуплет барионов с Јр = 3/2+. Распады ∆ - резонансов. Кварковая диаграмма
нуклон-нуклонного взаимодействия.
Задачи:
1. Оценить минимальное расстояние, на которое сблизится с ядром золота 197Аu
α - частица с энергией 5 МэВ.
2. Определить активность препарата 83Sr через 60 часов после приготовления, если первоначальная активность составляла 0,05 мкКи.
3. Оценить путь, пройденный в атмосфере π+ - и π0 - мезонами с энергией 1 ГэВ.
4. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях:
р+p→р+р+р+ р;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14
1. γ- рспад. Классификация фотонов. Правила отбора для электромагнитных переходов.
2. Трудности простой кварковой модели. Новое квантовое число «цвет».
Задачи:
10
1. Скорость электрона составляет 10 см/с. Какую энергию ему необходимо сообщить, чтобы его скорость увеличилась на 50% ?
2. Используя зависимость, существующую между радиусом ядра и массовым
числом, оценить плотность ядерной материи.
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + π - → +  0 ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К+ + К0 + X;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
43
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15
1. Основные свойства ядерных (нуклон-нуклонных) сил. Дейтрон. Зависимость
ядерных сил от спина. Их нецентральность. Волновая функция нейтрона.
2. Барионы и мезоны как наборы цветных кварков.
Задачи:
1. Чему равна максимальная энергия электронов, испускаемых при β - распаде
трития?
2. Возможны ли реакция  + 7Li  10В + n, под действием  - частиц с кинетической энергией 10 МэВ?
3. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электронпозитронной пары.
4. Оценить вероятность распада на лету μ - мезона с полной энергией 1 ГэВ.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16
1. Зарядовая независимость ядерных сил . Спин-орбитальные силы . Обменный
характер нуклон-нуклонных сил.
2. Глюоны. Квантовая хромодинамика (КХД).
Задачи:
1. α - Частица с энергией 5 МэВ пролетает мимо ядра золота 197Аu. При каком
значении прицельного параметра угол рассеяния составит 1°?
2. Определить возраст деревянного предмета, если активность на единицу массы
14
С составляет 0,7 активности свежесрубленного дерева.
3. Рассчитать порог реакции р + р → р + р + π°. Определить делю кинетической
энергии налетающего протона, идущую на движение центра инерции
4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующией реакции: р + р → π+ + π - + π0 + π+ + π-КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
44
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17
1. Радиальная форма нуклон-нуклонных сил. Квант ядерного поля. Теория Юкавы .
2. Сравнение КЭД и КХД. Экранировка и антиэкранировка заряда. Асимптотическая свобода – конфаймент.
Задачи:
1. Чему равна скорость частицы, кинетическая энергия которой равна ее энергии
покоя?
2. Оценить часть объема ядра, занимаемую нуклонами, и среднее расстояние
между нуклонами в ядре.
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → Ξ- + π+ + X;
4. Оценить магнитный момент U – кварка в ядерных магнетонах, если масса
кварка равна 1/3 mр
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18
1. Изоспин частиц и ядер.
2. Структура протона.
Задачи:
1. Определить кинетическую энергию конечного ядра при β+ - распаде 64Сu при:
1) Еv = 0, 2) Те = 0.
2. Вычислить порог реакции 14N +   17О + р, если налетающей частицей является: 1) ядро 14N, 2)  - частица. Энергия реакции Q = -1,18 МэВ. Объяснить
результат.
45
3. Какова вероятность того, что π+-мезон с кинетической энергией 100 МэВ распадется на лету, не достигнув мишени, расположенной в 6 м от места рождения
мезонов?
4. Возможна ли реакция μ- + νμ → e- +  e .
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19
1. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях.
2. Причины отсутствие кварков в свободном состоянии.
Задачи:
1. α - Частица с энергией 5 МэВ налетает на ядро золота 197Аu с прицельным параметром 2∙10-8 см. Определить угол отклонения α - частицы от первоначального направления движения.
2. Оценить верхнюю границу возраста Земли, считая, что весь имеющийся на
Земле 40Аr образовался из 40К в результате е-захвата. В настоящее время на
каждые 300 атомов 40Аr приходится один атом 40К.
3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции: р + π - → К0 +  ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → К- + π- + р + X;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20
1. Кинематика ядерных реакций. Порог.реакции.
2. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах: глубоконеупругое рассеяние электронов, аннигиляция позитронов, струи адронов.
Задачи:
1. Чему равна масса электрона с кинетической энергией 2 МэВ?
46
2. Рассчитать радиусы атомных ядер 27Al, 90Zr, 238U.
3. Оценить магнитный момент d – кварка в ядерных магнетонах, если масса кварка равна 1/3 mр
4. Рассчитать порог реакции p + p → p + Σ+ + K0. Показать, что в этой реакции
сохраняется странность.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21
1. Механизмы ядерных реакций. Составное ядро Формула Брейта-Вигнера. Прямые ядерные реакции .
2. Тяжелые кварки — с, Ь, t.
Задачи:
1. Определить верхнюю границу β - спектра при распаде нейтрона.
2. Какие ядра могут образовываться в результате реакций под действием: 1) протонов с энергией 10 МэВ на мишени из 7Li; 2) ядер 7Li с энергией 10 МэВ на
водородной мишени?
3.Возможна ли реакция μ- → e- +  e + νμ;
4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции: р + р → Ξ° + р + π+;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 22
1. Модель Ферми-газа для ядер.
2. Применение эффекта Мессбауэра.
Задачи:
1. Оценить радиус и массовое число ядра, если известно, что при рассеянии электронов с энергией 500 МэВ первый дифракционный минимум наблюдается под
углом 18°.
47
2. Рассчитать кинетические энергии α - частиц, образующихся при распаде ядра
8
Be.
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
π- + р → - + К0 + К0 + X;
4. Показать, что четность мезона равна (-1)L+1, где L — относительный орбитальный момент входящих в его состав кварка и антикварка.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 23
1.Капельная модель ядра.
2. Слабые взаимодействия. Лептонные заряды. Типы нейтрино.
Задачи:
1. Какова скорость элементарной частицы, если ее масса в 10 раз превышает массу покоя?
2. Определить энергию связи нейтрона в ядре 21Ne. Даны дефекты масс в а.е.м.:
Δ(n) = 0,008665, Δ (20Ne) = -0,00759, Δ (21Ne) = -0,006151.
3. Для реакции рождения пары протон — антипротон при столкновении двух
протонов найти энергию реакции и порог реакции. p + p → p + p + p + p ,
4. Возможна ли реакция  e + n → p + e-;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 24
1.Модель оболочек для ядер.
2. Слабые распады. Константа слабого взаимодействия.
Задачи:
1. Определить типы и мультипольности  - переходов:
1) 1- → 0+, 2) 1+ → 0+, 3) 2- → 0+, 4) 2+ → 3-, 5) 2+ → 3+, 6) 2+ → 2+.
2. Определить порог реакции: 7Li(p, )4Не.
48
3.Возможна ли реакция π- + n → К- + ;
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 25
1.Вращательные уровни четно-четных несферических ядер. Колебательные
уровни четно-четных сферических ядер.
2. Заряженные и нейтральные слабые токи.
Задачи:
1. Оценить анергию электронов, если при их рассеянии на ядрах свинца первый
дифракционный минимум наблюдается под углом 7°.
2. Рассчитать кинетические энергии α - частицы и конечного ядра, образующихся
при α - распаде 212Bi.
3. Как меняются кварковые состояния при распаде  →  + ? Определить тип
перехода с испусканием  - кванта.
4. Рассчитать пороговые значения энергии γ - квантов в реакциях фоторождения
и
π+ - мезонов на ядре водорода γ + p → n + π+.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 26
1.Эффект Мессбауэра.
2. Закон сохранения четности. Р-симметрия. Несохранение четности в слабых
взаимодействиях.
49
Задачи:
1. Определить импульс π-мезона, если его кинетическая энергия 200 МэВ.
2. Какое ядро может образоваться при слиянии двух ядер 6 Li и какая энергия выделится при этом?
3. Возможна ли реакция  e + p → n + e+;
4. Пусть нейтрон распадается в состоянии покоя. Определить максимальную кинетическую энергию каждого из образующихся продуктов распада. Как по измеренному энергетическому спектру электронов распада восстановить энергетический спектр антинейтрино?
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 27
1.Дефекты масс ядер. Энергии связи ядер, энергии отделения нейтрона, протона и
любой частицы.
2. Спиральность.
Задачи:
1. Рассчитать доплеровское уширение спектральной линии с энергией 1 МэВ при
комнатной температуре (Т = 300 К).
2. Ядро 7Li захватывает медленный нейтрон и испускает  - квант. Чему равна
энергия этого  - кванта?
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → К+ + π0 + π0 + Х;
4. Оценить, какая энергии требуется для переворота спина кварка в π - мезоне.
Какая частицы при этом получается?
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 28
1. Взаимодействие частиц с веществом: α частицы.
2. Зарядовое сопряжение. С Р-преобразование. Зарядовая четность Истинно
нейтральные каоны К0L и К0L
50
Задачи:
1. Оценить угол, при котором в рассеянии электронов с энергией 600 МэВ на ядрах олова должен наблюдаться первый дифракционный минимум.
2. Кинетическая энергия α - частиц, испускаемых 226Ra (атомная масса 226,02536
а.е.м.), равна 4,78 МэВ, а энергия отдачи конечного ядра 222Rn — 0,09 МэВ.
Чему равна атомная масса 222Rn?
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → К+ + π0 + π0 + Х;
4. Оценить, какая энергии требуется для переворота спина кварка в π - мезоне.
Какая частица при этом получается?
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 29
1. Взаимодействие частиц с веществом: β – частицы.
2. Обращение времени. Нарушение СР-инвариантности. СРТ-теорема.
Задачи:
1. Вычислить кинетическую энергию протона с импульсом 5 МэВ/с.
2. Какая энергия выделится при образовании -частицы из двух дейтронов.
Удельная энергия связи дейтрона 1,1 МэВ, ядра 4He — 7,07 МэВ.
3. Рассчитать пороговые значения энергии γ - квантов в реакциях фоторождения
π0 мезонов на ядре водорода γ + p → p + π0;
4. Показать, что реакции распада K+ → π+ + π0 — реакциЯ слабого взаимодействия.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 30
1. Взаимодействие частиц с веществом: γ – излучение.
2. Барионная ассиметрия.
51
Задачи:
1. Оценить радиус ядра, если первый дифракционный минимум при рассеянии на
нем протонов с энергией 19 ГэВ наблюдается под углом 0,3°.
2. α - Частицы с энергией 6,5 МэВ испытывают резерфордовское рассеяние на ядре золота. Определить: 1) параметр столкновения для α - частиц, наблюдаемых под углом 90°; 2) минимальное расстояние сближения α - частиц с ядром.
3. π°- Мезон, кинетическая энергия которого равна энергии покоя, распадается на
два  - кванта. Каков угол между направлениями движения  - квантов?
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
р + n →  + π- + Х;
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 31
1. Эффект Комптона, Вавилова - Черенкова.
2. Первые этапы объединения взаимодействий Константы взаимодействий. Пропагатор. Переопределение константы слабого взаимодействия. Сбегающиеся константы. Великое объединение (SU(5) – модель).
Задачи:
10
1. Ядро В из возбужденного состояния с энергией 0,72 МэВ распадается путем
испускания -квантов с периодом полураспада 6,7 · 10-10 с. Оценить неопределенность в энергии испущенного -кванта.
2. Атомная масса 20Ne равна 19,992 а.е.м. Определить энергию связи ядра в МэВ.
3.Оценить, какая энергии требуется для переворота спина кварка в нуклоне. Какая частицы при этом получается?
4. Определить порог реакции фоторождения π- - мезона на дейтроне γ + d → p +
p πКЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
52
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 32
1.Воздействие радиации на биологические объекты. Дозиметрия, единицы измерения.
2. Поколения фундаментальных фермионов. Нейтрино. Суперсимметрия.
Задачи:
1. Во сколько раз вероятность распада ядер радиоактивного иода 131I в течение
первых суток больше вероятности их распада в течение вторых суток?
2. Оценить высоту кулоновского барьера для α - частиц в ядре 238Рu.
3. Показать, что реакция распада K+ → μ+ + νμ; — реакция слабого взаимодействия.
4. При аннигиляции р и р в состоянии покоя возникают 4 заряженных π - мезона.
В каких пределах может меняться кинетическая энергия каждого из них?
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
"___" __________________ 2007 г.
Учебная дисциплина:
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 33
1. Магнитный момент ядра. Однонуклонная модель Шмидта.
2. Вселенная. Свидетельства Большого взрыва. Первые мгновения Вселенной.
Дозвездный синтез ядер. Барионная асимметрия. Отсутствие антивещества во
Вселенной. Инфляция.
Задачи:
1. При рассеянии электронов с энергией 750 МэВ на ядрах 40Са в сечении наблюдается минимум под углом 18°. Оценить радиус ядра 40Са.
2. Определить минимальное расстояние, на которое α - частица с энергией 5 МэВ
приблизится к покоящемуся ядру золота при рассеянии на угол 90°. Сравнить
эту величину с соответствующей величиной прицельного параметра.
3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
К- + р → К+ + К0 + π0 + X
4.Показать, что без введения нового квантового числа "цвет", имеющего три возможных значения, кварковая структура ++, -, - противоречит принципу Паули.
КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра экспериментальной физики
Утверждаю
Зав. кафедрой _________________
53
Учебная дисциплина:
"___" __________________ 2007 г.
Ядерная физика
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 34
1 Методы определения радиуса ядра.
2. Звездная эра. Ядерные реакции в звездах. Заключительные стадии жизни звезд.
Сверхновые. Конечные этапы эволюции Вселенной. Космические лучи
Задачи:
1. Рассчитать длину волны  электрона с энергией: 1) 10 эВ 2) 10 МэВ.
2. Энергия связи ядра 37Cl равна 298 МэВ. Определить его массу в МэВ.
3. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в
следующем распаде: τ+ → e+ + ve +  .
4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:
p + р → Ξ- + π+ + X
4. . Методические рекомендации по изучению дисциплины для
студентов.
Методические рекомендации по изучению дисциплины излагаются в конспекте лекций и методических пособиях по семинарским занятиям.
5. Учебно-методические материалы. Перечислены в Рабочей программе курса.
8.
Оценочные и диагностические средства итоговой государственной
аттестации и учебно-методическое обеспечение их проведения.
Перечислены в Рабочей программе курса.
9. Электронный вариант всех документов. На сервере и прилагаются.
54
Вопросы к коллоквиуму по ядерной физике. Часть 1.
Масса покоя электрона равна: 0,511 МэВ.// 938 МэВ.// 211 МэВ.// 23
КэВ.//
2. Масса нейтрона: //Меньше массы протона./ / Больше суммы масс протона и
электрона.// Больше суммы масс протона и - мезона.//
3. Есть ли внутри ядра электроны ?
4. Чему равно время жизни нейтрона?Есть ли в стабильных ядрах нейтроны
? . Известно, что нейтрон нестабильная частица, так что если нейтрон и попадет в ядро, через некоторое время он распадется и ядра содержащие
нейтроны будут нестабильными. Так ли это?
5. Энергия связи ядра равна:………..?
6. Каково соотношение между энергиями отделения и связи в ядре протона
(Ер) и нейтрона (Еn)?
7. Изотопы, изотоны, изобары это ядра: с одинаковым количеством нуклонов.// с одинаковым количеством нейтронов.// с одинаковой разностью между числом нейтронов и числом протонов.// все нестабильные типы ядра данного элемента // с одинаковым зарядом.//
8 . Как соотносятся энергии связи альфа-частицы ( Е) и ядра 12С (Ес) в ядре
16
О ? Е> Ес // Е< Ес // Е = Ес//
9. Удельная энергия связи нуклонов в ядре лежит в диапозоне энергий:
10. Из анализа зависимости удельной энергии связи нуклонов в ядре от массового числа пояснить возможные пути получения ядерной энергии.
13. У какого из перечисленных ядер энергия связи протона равна энергии
связи нейтрона ? // 2Н // 3Н // 4Нe // 5Нe // 6Li //
14. У какого из приведенных ядер энергия связи нейтрона равна энергии
связи ядра ? // 2Н // 3Н // 4Нe // 5Нe // 6Li //
15. Если сблизить на расстояние действия ядерных сил нуклоны, которые
могут образовать стабильное ядро, то энергия связи пойдет на образование:
-мезонов,  - излучение, кинетическую энергию орбитального движения нуклонов в ядре, на возмещение работы по преодолению сил кулоновского отталкивания протонов при их сближении.
16. Когда говорят, что спин частицы равен J то имеют в виду: // значение модуля вектора спина.// максимальное возможное значение проекции спина.//
среднее по модулю значение проекции спина.// число возможных проекций
спина.//
17. Модуль вектора спина равен: //(2J + 1) // J // [J(J+1)]1/2 //J(J2+1)1/2 //
18. Спин является: // полярным вектором. // аксиальным вектором.// псевдоскаляром. // тензором второго ранга.//
1.
19. Ядро состоящее из четного числа протонов и нечетного числа нейтронов
имеет: // целый спин.// полуцелый спин.// нулевой спин.//
55
20. Спин ядра равен://А/2 , где А число нуклонов.// сумме спинов составляющих ядро нуклонов.// сумме спинов и орбитальных моментов нуклонов.//
сумме спинов и орбитальных моментов нуклонов и -мезонов, участвующих
в обменном взаимодействии.
21. Сферическое ядро имеет спин равный: // нулю // полуцелое число умножить на // целое число умножить на //
22. Если из ядра удалить один нуклон, то спин ядра: // обязательно изменится
// может не измениться // изменится только, если удалили протон// изменится
только, если удалили нейтрон//
23. Изменится ли спин ядра при - - распаде?
24. Изменится ли спин ядра при + - распаде?
25. Изменится ли спин ядра при  - распаде?
26. Спин четно-четного ядра равен ?
27. Чему равна разность энергий связи зеркальных ядер?
28. Чему равен спин и четность ядра с заполненными оболочками?
29. Чему равен спин и четность ядра с одним нуклоном на внешней оболочке?
30. . Чему равен спин и четность ядра с двумя разными нуклонами на внешней
оболочке?
31. Независимость ядерного взаимодействия от типа наклонов приводит к сохранению ………………?
32. Закон радиоактивного распада.
33. Применение закона радиоактивного распада при датировке событий.
34. Порог реакции это……………?
35. Понятие дефекта массы ядра.
Вопросы к коллоквиуму по ядерной физике. Часть 2.
Сечение рассеяния , Дифференциальное сечение рассеяния.
Формула Резерфорда.
Определить размер ядра свинца, А = 208.
Формула Мотта. Формфактор.
Энергия связи ядра в модели капли жидкости. Формула Вайцзеккера.
Определить равновесное число протонов в ядре.
Какие состояния ядра называют основным и возбужденным?
Относительно каких операций симметрии неизменность гамильтониана
приводит к закону сохранения энергии?
9. Относительно каких операций симметрии неизменность гамильтониана
приводит к закону сохранения импульса?
10.Относительно каких операций симметрии неизменность гамильтониана
приводит к закону сохранения момента количества движения?
11.Относительно каких операций симметрии неизменность гамильтониана
приводит к закону сохранения четности?
12. Запишите выражение для магнитного момента ядра.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
56
13. Объясните отличие между собственным и экспериментальным значениями
квадрупольного момента ядра.
14. Квадрупольный момент какого ядра равен нулю?
15. Перечислите свойства ядерных сил (9свойств).
16. Какие значения может принимать изоспин ядра?
17. Потенциал поля мезонов – потенциал Юкавы равен………..?
18.Эффект Мессбауэра.
19.Оценить энергию отдачи ядра при испускании ядром  - кванта.
20. Характеристики - распада.
21.Характеристики - распада.
22.Характеристики - распада.
23. Опыт Райнеса и Коэна и открытие нейтрино.
24. Нарушение четности в слабых взаимодействиях. Опыт Ву.
25. Правила отбора для - переходов.
26. Законы сохранения в ядерных реакциях.
27. Записать выражение для порога реакции.
28. Условия образование составного ядра при ядерных реакциях.
29.Сечение образования составного ядра при ядерных реакциях в нерезонансной области.
30. Формула Брейта – Вигнера для ечение образования составного ядра при
ядерных реакциях в резонансной области.
31. Прямые ядерные реакции.
57