Фізика ядра і елементарних частинок

Анотація

Спеціалізація: 104 Фізика та астрономія

Ядерна фізика й фізика елементарних частинок як наука знаходиться на границі знань цивілізації про устрій навколишнього світу й закономірності, керовані як мікросвітом, так і макросвітом. Будучи наукою про мікросвіт, «Фізика ядра й елементарних частинок» є базовою дисципліною, що формує знання законів природи на ядерному та суб'ядерними масштабних рівнях. Її уявлення, поняття й методи дослідження мають фундаментальний характер і лежать в основі наукової картини світу. Вона відіграє першорядну роль і в сучасному розумінні еволюції Всесвіту, взаємозв'язку дуже малого і дуже великого.

Даний курс ставить таку мету викладання дисципліни, її роль й значення в підготовці фахівців:

ознайомлення з основними ядернофізичними поняттями, законами та сучасними проблемами в галузі фундаментальної ядерної фізики, фізики елементарних частинок й областях їх застосування;
вивчення відомих на теперішній момент законів, закономірностей, систематики, ефектів та явищ в області науки про мікросвіт;
засвоєння основних засобів обчислень ядерних констант, виведення основних формул, що описують закономірності в мікросвіті; методів розв’язання завдань; методик виконання лабораторних робіт, проведення фізичного практикуму й проведення наукових досліджень.

Завдання дисципліни:

узагальнити і систематизувати знання з сучасних уявлень про атомну й субатомну будову речовини, про властивості та структуру атомних ядер і елементарних частинок;
навчити:
- основних понять і принципів фізики атомного ядра й елементарних частинок, фундаментальнихвзаємодійміжчастинкамимікросвіту, класифікації елементарних частинок у рамках прийнятих в ядерній фізиці моделей;
- з наукової точки зору осмислювати й інтерпретувати основні положення субатомних явищ;
- застосовувати отримані знання для правильної інтерпретації основних явищ фізики ядра і елементарних частинок;
- належним чином оцінювати порядки фізичних величин;
- використовувати отримані знання в різних областях фізичної науки і техніки;
сформувати:
- навички застосування основних методів фізико-математичного аналізу для розв’язання конкретних задач фізики атома, атомних ядер та елементарних частинок;
- навички фізико-математичного моделювання;
- вміння за допомогою адекватних методів оцінювати точність і похибку теоретичних розрахунків й експериментальних вимірювань;
- вміння аналізувати фізичний зміст отриманих результатів.

В результаті засвоєння дисципліни студент повинен:

Знати основні закони фізики ядра й елементарних частинок; квантовомеханічний опис субатомних і суб'ядерних явищ; основні експерименти й основні експериментальні результати фізики ядра та елементарних частинок.
Вміти розв’язувати основні задачі фізики ядра й елементарних частинок; оцінювати межі застосовності основних методів опису субатомних і суб'ядерних явищ; виконувати лабораторні роботи ядерного практикуму.
Володіти методами обробки й оцінки похибки вимірювань параметрів у фізиці атомного ядра й елементарних частинок; методами квантовомеханічного опису найпростіших квантових систем; методами експериментальних досліджень параметрів і характеристик фізики атомного ядра й елементарних частинок.

Зміст дисципліни

Розвиток методів спостереження та реєстрації мікрочастинок. Розвиток прискорювальної техніки.
Характерні розміри у фізиці атомного ядра. Часові масштаби в ядерній фізиці. Величини енергій, характерні для ядерної фізики.
Атом Томсона і «планетарна» модель Резерфорда. Розсіювання заряджених частинок на силовому центрі. Дослід Резерфорда.
Теорія Бора для атома водню. Постулати Бора.
Хвильова функція. Фізичні величини та оператори. Власні значення і власні функції операторів.
Принцип невизначеності Гейзенберга.
Атом водню в квантовій механіці.
Статистики Фермі-Дірака і Бозе-Ейнштейна. Принцип Паулі для тотожних ферміонів.
Склад атомних ядер. Основні властивості стабільних ядер.
Енергія зв'язку ядра. Дефект маси ядра.
Розміри ядра.
Спіно-магнітний момент ядра. Квадрупольний електричний момент ядра.
Парність ядра. Ізотопічний спин. Тонка і надтонка структура спектральних ліній.
Модель ядерних оболонок.
Ядерні сили.
Закони радіоактивного розпаду. Фізичні характеристики радіоактивності. Радіоактивний розпад та йонізуюче випромінювання.
Основні властивості α-розпаду. Енергетичний розгляд α-розпаду. Механізм α-розпаду.
Типи β-перетворень. Енергетичні співвідношення при β-розпаді. β-спектр.
γ-випромінювання. Ефект Мессбауера.
Класифікація ядерних реакцій. Закони збереження в ядерних реакціях. Кінетика і вихід ядерної реакції. Механізми ядерної реакції.
Класифікація елементарних частинок.
Чотири типи взаємодії, їх коротка характеристика.
Закони збереження в фізиці елементарних частинок.
Лептони.

Загальна характеристика

Напрям підготовки: 104 Фізика та астрономія

Рік підготовки: 3-й

Семестр: 5-й

Кількість кредитів: 5

Загальна кількість годин: 150

Лекції: 34 год.

Практичні, семінарські заняття: 18 год.

Лабораторні заняття: 16 год.

Самостійна робота: 82 год.

Вид контролю: іспит

Матеріали для завантаження

Робоча програма: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лекції з теорії ядра та елементарних частинок: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Навчальний посібник до курсу "Фізика ядра і елементарних частинок": завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Фізичний практикум, ядерна фізика: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лекція з радіації (2017): завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Приклад контрольної роботи з фізики ядра та елементарних частинок №1: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №1: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №2: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №3: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №4: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №5: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №6: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №7: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Лабораторна робота №8: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Перелік питань до іспиту: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ

Теми доповідей з фізики ядра та елементарних частинок: завантажити з сайту | з репозиторію ДНУ