Домашнее задание:
[0.1.] № 6.331, 6.332, 6.329, 6.330
[0.9.] № 16.12, 16.13
Тема 13: Дискретные симметрии (2 ч). Симметрии и законы сохранения. Пространственная инверсия. Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность. Обращение времени. Несохранение пространственной и зарядовой четности в слабых взаимодействиях. СРТ-инвариантность. Экспериментальная проверка инвариантности различных типов фундаментальных взаимодействий. СР-преобразование. Ко-мезоны. Нарушение СР-симметрии в распаде Ко-мезонов.
Вопросы для самопроверки:
Опишите теоретические соображения и экспериментальные факты, позволяющие приписать спин О и положительную четность a-частице (основному состоянию ядра 4Не).
Домашнее задание:
[VI.5. Ч.III. Гл.9. §9] № 9.3, 9.6, 9.7, 9.9, 9.10, 9.12, 9.17
Тема 14:Объединение взаимодействий (2 ч). Экранировка заряда в квантовой электродинамике. Зависимость констант взаимодействия от переданного импульса. Объединение электромагнитных и слабых взаимодействий. Великое объединение. Поиски нестабильности протона.
Вопросы для самопроверки:
Опишите суть теории электро-слабого взаимодействия, ее опытное обоснование.
Домашнее задание:
[VI.5. Ч.IV. Гл.10] № 10.14, 10.21, 10.26
Тема 15: Современные астрофизические представления (2 ч). 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.
Вопросы для самопроверки:
Опишите протонно-протонный и углеродно-азотный циклы.
Домашнее задание:
[0.9.] № 16.32, 16.33.
Вопросы, выносимые на 1 коллоквиум:
1. Этапы развития физики атомного ядра и частиц.
2. Опыт Резерфорда: техника эксперимента, вывод формулы дифференциального сечения рассеяния a-частиц, оценка размеров ядер.
3. Основные характеристики ядер: масса, размеры, электрический заряд, квадрупольный электрический момент, спин ядра.
4. Простой закон радиоактивного распада. Статистический характер радиоактивного распада.
5. Радиоактивные семейства и их характеристика. Искусственная радиоактивность. Виды радиоактивного распада.
6. a-распад. Основные закономерности a-распада. Теория a-распада. Зависимость периода a-распада от энергии частиц.
7. b-распад. Основные закономерности b-распада. Гипотеза Паули и Ферми для объяснения характера b-спектра.
8. Разрешенные и запрещенные b-переходы.
9. g-излучение ядер. Характер спектров g-излучения. Ядерная изометрия. Внутренняя конверсия.
10. Система двух нуклонов. Дейтрон – связанное состояние в n-p системе. Нуклон-нуклонные взаимодействия при малых, высоких и сверхвысоких энергиях.
11. Свойства ядерных сил. Спиновая зависимость ядерных сил. Тензорный характер ядерных сил. Принцип изотопической инвариантности ядерных сил. Обменные силы, связь с насыщением. Мезонная теория ядерных сил.
12. Модель жидкой капли. Полуэмпирическая формула энергии связи и массы ядра. Область применения капельной модели. Недостатки капельной модели.
13. Модель ферми-газа – модель независимых нуклонов.
14. Оболочечная модель ядра. Физическое обоснование модели. Магические ядра. Спин-орбитальное взаимодействие. Потенциал среднего ядерного поля. Одночастичные состояния в ядерном потенциале. Конкретные схемы моделей ядерных оболочек. Область применения оболочечной модели и ее ограниченность.
15. Методы изучения ядерных реакций. Детекторы частиц. принципы работы ускорителей.
16. Ядерные реакции. Классификация ядерных реакций. Каналы реакций. Сечения реакций. Законы сохранения в ядерных реакциях. Кинематика ядерных реакций.
17. Механизмы ядерных реакций. Прямые ядерные реакции. Реакции срыва. Реакции подхвата. Ядерные реакции с составным ядром.
18. Резонансные ядерные реакции. Формула Брейта-Вигнера.
19. Ядерные реакции под действием g-квантов.
20. Ядерные реакции под действием заряженных частиц.
21. Деление ядер. Деление изотопов урана нейтронами. Цепная реакция деления. Ядерные взрывы. Ядерные реакторы.
22. Реакции синтеза легких ядер. Термоядерная энергия. Проблемы создания управляемого термоядерного реактора.
23. Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Общая характеристика взаимодействия заряженных частиц, нейтронов и g–квантов с веществом.
24. Взаимодействие заряженных частиц со средой. Потери энергии на ионизацию и возбуждение атомов. Радиационные потери заряженных частиц. Пробеги заряженных частиц.
25. Взаимодействие нейтронов с веществом. Источники нейтронов и их характеристика. Виды взаимодействия нейтронов с ядрами: радиационный захват, реакции с образованием протонов, реакции с образованием a-частиц, реакции деления, реакции с образованием двух и большего числа нуклонов, неупругое рассеяние нейтронов. Классификация нейтронов по энергии. Замедление нейтронов.
26. Взаимодействие g-излучения с веществом. Фотоэффект. Упругое и неупругое рассеяние g-квантов. Эффект образования электронно-позитронных пар. Общий характер взаимодействия g-излучения с веществом. Закон ослабления узкого пучка монохроматического g-излучения. Геометрия широкого пучка. Фактор накопления.
27. Биологическое действие излучения и защита от него. Основные радиационные характеристики источников излучения. Дозиметрические величины и единицы их измерения. Предельно допустимая доза. Способы защиты от ионизирующего излучения.
Контролируемая самостоятельная работа студентов (КСР):
28. Сложный закон радиоактивного распада. Вековое равновесие. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §15]
29. Механизм a-распада. Туннельный переход. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §16]
30. Экспериментальное доказательство существования нейтрино. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §17]
31. Эффект Мёссбауэра и его применение в науке и технике. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §19], [IV.5. Гл.19, §3]
32. Спонтанное деление ядер урана.
33. Детекторы частиц регистрирующие факт пролета частицы: газоразрядные, сцинтилляционные, полупроводниковые. Принцип работы, устройство, основные характеристики, область применения. [VI.5. Гл. 4, §§1-4]
34. Трековые детекторы частиц: камера Вильсона, пузырьковая, искровая и эмульсионная камеры. [VI.1. Кн.2. Гл. 2, §14], [VI.5. Гл. 4, §§5-7]
35. Трансурановые элементы. Сверхтяжелые ядра. Реакции образования трансурановых элементов. [VI.1. Кн.1. Гл. 8, §§50-54]
Вопросы, выносимые на 2 коллоквиум:
1. Четыре типа фундаментальных взаимодействий. Константы и радиусы взаимодействий. Принципы описания взаимодействий частиц в квантовой теории поля. Переносчики взаимодействий. Понятие о диаграммах Фейнмана.
2. Классификация частиц. основные характеристики частиц. калибровочные бозоны, лептоны и адроны. Фундаментальные частицы. Квантовые числа частиц и законы сохранения. Античастицы. Возбужденные состояния адронов. Резонансы.
3. Эксперименты в физике высоких энергий. Особенности ускорительной техники, используемой в физике высоких энергий. Ускорители на встречных пучках. Пучки вторичных частиц. Детекторы частиц, используемые в экспериментах физики высоких энергий. Реакции с частицами. Взаимопревращения и распады частиц.
4. Экспериментальные взаимодействия. Основные свойства электромагнитного взаимодействия. Испускание и поглощение фотонов. Электромагнитное рассеяние лептонов. Взаимодействие фотонов с адронами. Векторные мезоны. Упругое рассеяние электронов. Формула Мотта. Формфакторы нуклонов и частиц.
5. Сильные взаимодействия. Классификация адронов. Барионы и мезоны. Супермультиплеты адронов. Странность и другие адронные квантовые числа. Глубоконеупругие процессы. Кварки. Глюоны. Кварковая модель адронов. Тяжелые кварки с, b и t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал сильного взаимодействия. Асимптотическая свобода и невылетание кварков (конфайнмент).
6. Слабые взаимодействия. Основные характеристики слабого взаимодействия. Распады мюона и t-лептона. Лептоны и лептонные квантовые числа. Промежуточные бозоны W, Z. Законы сохранения в слабых взаимодействиях. Слабые распады лептонов и кварков. Нейтрино и антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с веществом. Масса нейтрино.
7. Дискретные симметрии. Симметрии и законы сохранения. Пространственная инверсия. Зарядовое сопряжение. Зарядовая четность. Обращение времени. Не сохранение зарядовой и пространственной четности в слабых взаимодействиях. СРТ – инвариантность. СР – преобразование. К° - мезоны. Нарушение СР – симметрии в распаде К° - мезонов.
8. Объединение взаимодействий. Экранировка зарядов в квантовой электродинамике. Зависимость констант взаимодействия от переданного импульса. Объединение электромагнитных и слабых взаимодействий. Великое объединение. Суперобъединение. Поиски нестабильности протона.
Контролируемая самостоятельная работа студентов (КСР):
9. Современные астрофизические представления: Эволюция и состав Вселенной. Реликтовое излучение. Космологический нуклеосинтез в горячей Вселенной. Нуклеосинтез в звездах. Распространенность физических элементов. [V.5. Гл. 18, §§1-4]
10. Нейтронная астрономия. Сверхновые нейтронные звезды. Черные дыры.
[V.5. Гл. 18, §5]
11. Космические лучи – состав, энергия и происхождение. [V.1. Кн.2. Гл. 2, §11], [V.5. Гл. 18, §1]
12. Радиационные пояса Земли. [V.5. Гл. 18, §§1-5]
Вопросы для контролируемой самостоятельной работы студентов (КСР):
1. Сложный закон радиоактивного распада. Вековое равновесие.[VI.1. Кн.1. Гл. 3, §15]
2. Механизм a-распада. Туннельный переход. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §16]
3. Экспериментальное доказательство существования нейтрино. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §17]
4. Эффект Мёссбауэра и его применение в науке и технике. [VI.1. Кн.1. Гл. 3, §19], [IV.5. Гл.19, §3]
5. Спонтанное деление ядер урана.
6. Детекторы частиц регистрирующие факт пролета частицы: газоразрядные, сцинтилляционные, полупроводниковые. Принцип работы, устройство, основные характеристики, область применения. [VI.5. Гл. 4, §§1-4]