Методические рекомендации по изучению дисциплины а основные понятия и термины по Курсу «Теория ядра и элементарных частиц Дорожка стабильности «дорожка» (стр. 1 из 6)

2 Лекционный комплекс и Методические рекомендации по изучению дисциплины

А) Основные понятия и термины по Курсу «Теория ядра и элементарных частиц

Дорожка стабильности – «дорожка», которую образуют атомы на диаграмме «энергия связи - массовое число». Явление, когда ядра сами по себе распадаются, называется радиоактивностью. Ядерные реакции – реакции, в результате которых из одних ядер (частиц) появляются другие ядра (частицы). Элементарные частицы – группа мельчайших в природе частиц, которые классифицируются по определенным признакам – массе, заряду, спину, времени жизни. Кварки – составляющие адронов (тяжелых частиц). Лептоны – бесструктурные легкие частицы, которые вмесите с кварками лежат в основе КХД. КХД- квантовая хромодинамика.

Б) Тезисы лекций

Занятие 1 Лекция 1 ч,, СРСП 1 ч, СРС 1 ч

Тема лекции: Вводная лекция

Цель лекции: Целью нашего курса является более подробное ознакомление с предметом физики ядра и элементарных частиц, а также с проблемами, существующими в данной области.

Вопросы к теме

1) Предмет ядерной физики и основные ее разделы.

2) Исторический обзор и основные этапы становления.

3) Основные характеристики ядер

4)

Кинематика процессов рассеяния частиц на ядрах

Тезисы лекционного занятия:

Нами будут рассмотрены следующие разделы ядерной физики и физики элементарных частиц:

1 Свойства ядер и радиоактивных излучений.

1.1 Свойства стабильных ядер и ядерных сил

1.2 Модели атомных ядер

1.3 Радиоактивные превращения ядер

1.4 Взаимодействие частиц и излучения с веществом

2 Физика элементарных частиц

2.1 Виды взаимодействий, постоянные взаимодействия

2.2 Нуклон – нуклонное взаимодействие при низких энергиях

2.3 Нуклон – нуклонное взаимодействие при высоких и сверхвысоких энергиях. Структура нуклонов

2.4 Частицы и резонансы

2.5 Унитарная симметрия сильных взаимодействий и квантовая хромодинамика.

Задания для самоконтроля

Повторите

1) Опыт Резерфорда

2) Радиоактивность

3) Капельную модель ядра

Задания для СРС и СРСП

Повторите, материал по радиоактивности и ответьте на следующие вопросы:

1) Разница между

распадами

2) Особенности альфа – распада

3) Особенности бета – распада

4) Какие ядра подвержены альфа – распаду

5) Какие ядра подвержены бета – распаду

Основная литература: 1, стр. 1-20, Дополнительная литература: 1-7

Занятие 2 Лекция 1 ч,, СРСП 1 ч, СРС 1 ч

Тема лекции: Баланс

распада

Цель лекции: Усвоить различные методы измерения массы ядра

Вопросы к теме

1 Масс – спектроскопия.

2 Баланс

распада.

3 Баланс

распада.

4 Масса нейтрона

Тезисы лекционного занятия:

Для определения точных значений масс атомных ядер используются следующие методы:

- масс – спектроскопия;

- энергетический анализ;

- баланс

распада;

- Баланс

распада;

- Микроволновая спектроскопия.

В 1910 г Содди высказал предположение о том, что дробные атомные массы объясняются существованием изотопов. С помощью масс – спектрометров были исследованы все элементы периодической системы элементов и почти у всех элементов было обнаружено по несколько изотопов.

Второй способ определения точных значений массы ядер основан на использовании энергетического баланса.

Данный способ дает хорошие результаты при:

- хорошей монохроматизации первичных частиц;

- точном измерении энергии первичных и вторичных частиц;

- уверенности в том, что исходное и конечное ядра находятся в основном состоянии.

Задания для самоконтроля

Разберитесь во всех методах определения массы ядер

Задания для СРС и СРСП

Повторите, каким образом определяются следующие понятия

1 Энергия связи ядра.

2 Удельная энергия связи ядра

3 Максимальная удельная энергия связи ядра

4 Какие ядра являются устойчивыми?

5 Какие свойства ядерных сил вам известны?

Основная литература: 1-2, Дополнительная литература: 1-7

Занятие 3 Лекция 1 ч,, СРСП 1 ч, СРС 1 ч

Тема лекции: Энергия связи ядра относительно всех нуклонов

Цель лекции: Выяснить, какие параметры влияют на прочность ядра

Вопросы к теме

1) Удельная энергия связи ядра относительно всех нуклонов. Устойчивость ядер.

2) Энергетическая поверхность.

3)

стабильные ядра и свойства ядерных сил

4) Радиус ядер

Тезисы лекционного занятия:

Расположение дорожки

стабильных ядер определяется формулой:

.

Более точное представление о характере энергетической поверхности в зависимости от свойств ядер можно получить, рассматривая различные ее сечения.

Сечение энергетической поверхности плоскостью

определяет значения

для всех ядер – изобар с данным . Оно имеет вид одной (для нечетных ) или двух (для четных ) парабол. В первом случае на параболе располагаются значения для четно – нечетных и нечетно – четных ядер. Во – втором случае на верхней параболе располагаются значения для четно-четных ядер, на нижней параболе – для нечетно – нечетных ядер.

Сечение энергетической поверхности плоскостью

(семейство изотопов) или (семейство изотонов) имеет вид двух парабол. На одной из них располагаются значения для ядер с четным , а на другой – с нечетным. Вершины парабол соответствуют для наиболее устойчивых (как правило стабильных) ядер данного семейства, а ее ветвям – значения для радиоактивных ядер. Данное правило имеет исключение для нечетно – нечетных ядер, среди которых только четыре стабильных.

Способы измерения радиуса ядра:

1)

Оценка радиуса радиоактивных ядер по их времени жизни.

2) Достаточно точно определяются радиусы ядер при изучении взаимодействия быстрых нейтронов с атомными ядрами.

3) Определение радиуса ядер при исследовании рентгеновского излучения мюонных атомов.

4) Рассеяние быстрых электронов на ядрах.

Задания для самоконтроля

Ответьте на вопросы:

1) Какие ядра называют мюонными?

2) Приведите классификацию нейтронов по энергиям

3) Запишите уравнение Гейгера Нетолла

Основная литература: 1-2, Дополнительная литература: 1-7

Задания для СРС и СРСП

Повторите, следующие понятия

1) Спин частицы, понятие бозона и фермиона

2) Спин электрона, протона, нейтрона

3) Магнетон Бора

4) Магнитный момент электрона

5) Магнитный момента ядра

6) Магнитный момент протона

7) Магнитный момент нейтрона

Основная литература: 1-2, Дополнительная литература: 1-7

Занятие 4 Лекция 1 ч, СРСП 1 ч, СРС 1 ч

Тема лекции: Спин и магнитный момент нуклонов и ядра

Цель лекции: Вспомнить, каким образом связана форма ядра с его векторными характеристиками

Вопросы к теме

1) История вопроса

2) Исследование сверхтонкой структуры

3) Методы определения спина

4) Определение магнитного момента ядра

5) Определение магнитного момента нейтрона

Тезисы лекционного занятия:

Как известно, тонкая структура оптических спектров объясняется взаимодействием спинового магнитного момента электрона с магнитным полем, создаваемым орбитальным движением электронов в атоме. Сверхтонкая структура оптических спектров объясняется связью магнитного поля ядра с суммарным магнитным полем электронной оболочки.

При исследовании сверхтонкой структуры спектральных линий спин ядра можно определить тремя способами:

- подсчетом числа линий сверхтонкого расщепления,

- измерением интервалов между ними,

- сравнением их интенсивностей.

- Если

, то число линий сверхтонкого расщепления равно , значит, спин ядра можно определить подсчетом числа линий сверхтонкого расщепления для полностью разрешенной картины.