Ядерная физика и физика элементарных частиц

Описание: В данном курсе рассматриваются общие свойства атомных ядер, современные модели ядра, основные характеристики ядерных сил. Законы явления радиоактивности, теория альфа- и бета-распада, ядерных и термоядерных реакции. Так же приведены основные свойства и классификация физики элементарных частиц, помогающие расширить знания обучающихся в этой области.

Количество кредитов: 6

Пререквизиты:

• Молекулярная физика и термодинамика
• Физическая оптика

Трудоемкость дисциплины:

Компонент: Вузовский компонент

Цикл: Профилирующие дисциплины

Цель

• Цель преподавания дисциплины познакомить студентов с основами экспериментальной и теоретической ядерной физики с тем, чтобы студент имел достаточно полное представление об основных свойств атомных ядер; радиоактивности, ядерных реакций и экспериментов в физике низких, средних и высоких энергий; нуклон-нуклонных взаимодействий и свойств ядерных сил; модели атомных ядер; взаимодействия ядерного излучения с веществом; фундаментальных взаимодействий в природе; классификации элементарных частиц; современных астрофизических представлений.

Задача

• 1. Формирование знаний и умения ориентироваться в вопросах физики атомного ядра и частиц, понимания глубокой связи между микро- и макромиром; 2. Формирование навыков практической работы с детекторами частиц, постановки экспериментов, обработки и представления полученных данных; 3. Умение ставить задачи и проводить элементарные расчеты прохождения частиц через вещество, ускорения и детектирования частиц, по физике атомного ядра.

Результат обучения: знание и понимание

• единицы измерения, принятые в ядерной физике, основы взаимодействия излучения с веществом, ускорения и детектирования частиц, иметь представление о квантовомеханическом характере процессов в ядрах, их распаде, делении и взаимодействии с другими ядрами и частицами, основных характеристиках и моделях ядер, методах изучения ядер, астрофизических аспектах происхождения и распространенности элементов, возможностях и достижениях ядерной физики в других областях;

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• Уметь пользоваться формулами специальной теории относительности; - рассчитывать массы ядер и элементарную кинематику реакций; - применять справочный материал для изучения возможности использования радиоактивного излучения ядер и частиц из ускорителей для прикладных и научных целей;

Результат обучения: формирование суждений

• 1. Понимание глубины и сложности законов природы, общности и взаимосвязи явлений в микро и макромире, включая Вселенную. 2. Готовность эффективно работать самостоятельно в качестве члена команды по междисциплинарной тематике, быть лидером в команде. 3. Понимание необходимости самостоятельного обучения и повышения квалификации в течение всего периода профессиональной деятельности.

Результат обучения: коммуникативные способности

• развить коммуникационные способности, необходимые для работы в команде.

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• 1. Способность проявлять профессиональные знания в области детектирования частиц и наносекундной электроники. 2. Готовность к применению идей и методов современной ядерной физики в других областях деятельности человека.

Методы преподавания

1. Лекционно-семинарско-зачетная система 2. Исследовательские методы 3. Информационно-коммуникационные технологии

Оценка знаний обучающегося

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

Политика оценивания результатов обучения по видам работ

Форма оценки

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• Состав атомных ядер
• Энергия связи ядра
• Основные характеристики ядра
• Спино-магнитный момент ядра
• Ядерные силы
• Четность и статистика ядер
• Капельная модель ядра
• Оболочечная модель ядра
• Обобщенная модель ядра
• Радиоактивность
• α-распад ядер
• β-распад ядер
• γ-распад ядер
• Законы сохранения в ядерных реакциях
• Элементарные частицы

Основная литература

• 1 Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика.-М.: «Наука»,1972 г. 283 с. 2 Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.5. Атомная и ядерная физика: ч.2, учебное пособие. - М.: ВШ, 1986.-416 с. 3 Детлаф А.А.,Яворский Б.М. Курс физики. – М.: ВШ., 1989. – 608 с. 4 Сборник задач по общему курсу физики. V. Атомная физика. Физика ядра и элементарных частиц. Под ред. Сивухина Д.В..-М.: Наука, 1981г. 5 Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: Наука, 1988 6 Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н. Практикум по физике, М.:ВШ,1965 7 Иродов И.Е. Атомная и ядерная физика. Сборник задач: Учебное пособие.- СПб: изд. «Лань»,2002. – 288 8 Сивухин Д.В. Атомная и ядерная физика, т.V .-М.: Физматлит.2006г. 439 с. 9 Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы.- М.: ВШ,1988г. 10 Савельев И.В. Сб. вопросов и задач по общей физике. Учебное пособие.- М.: Наука. 1982. – 272с. 11 Пустовалов Г.Е. Атомная и ядерная физика. М.: МУ.1968.-311с. 12 Шпольский Э.В. Атомная физика: Учебное пособие в 2-х томах. – М.: Наука,1984, т.2-438с.

Дополнительная литература

• 13 Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. – М.: Наука, 1988.-328 с. 14 Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Т.1,Физика атомного ядра.- М.: Энергоатомиздат, 1993 г.,616 с. 15 Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика; т.2, Физика элементарных частиц.- М.: Энгергоатомиздат,1993 г, 293 с. 16 Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 5. М.: Наука,1998.- 368с. 5 Корсунский М.И. Оптика. Строение атома. Атомное ядро. М.: Наука, 1967. 17 Физический практикум. Под ред. В.И.Ивероновой М.: Наука,1968. 18 Майсова Н.Н. Практикум по курсу общей физики. Росвузиздат, 1963. 19 Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под ред. Л.Л.Гольдина. М.: Наука, 1973. 20 Ракобольская И.В. Ядерная физика, М.: Изд. МГУ,1971 г,293 с. 21 Сивухин К.Н. Введение в ядерную физику, - М.:Госатомиздат 1963г. 22 Айзенберг И.В., Грайнер В. Модели ядер. Коллективные и одночастичные явления. М.: Атомиздат,1975, 454 с. 23 Айзенберг И.В., Грайнер В. Механизмы возбуждения ядра. М.: Атомиздат,1976,487 с. 13 Атмачиди П.И., Гайнова Л.Е. и др. Физика. Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов-заочников инженерно-технических специальностей. Семипалатинск, УОП СТИММП, 1996 24 Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц – М.: УРСС, 2002г. 25 Взоров Н.Е. и др. Сборник задач по общей физике -М.: Наука,1968г. ч.5 26 Жумагулов А.Ж., Гайнова Л.Е. и др. Физика. Тесты. Атомная и ядерная физика. Семипалатинск, 1996 27 Батракова Л.М. и др. Программа вопросов с выборочными ответами для изучения курса физики. Ч.2. Алма-Ата,1979 28 Байсакалова А.Б. Методическая разработка по программированному контролю по общему курсу физики. Алма-Ата, 1987 29 Чертов А.Г.,Воробьев А.А.Задачник по физике –М.: ВШ, 1988, гл. 8 30 Джумагулова К.Н., Гайнова Л.Е. и др. Лабораторный практикум по ядерной физике – Курчатов,2001 г. 31 Нерсесов Э.А. Основные законы атомной и ядерной физики. - М.: ВШ.1988