II. Свойства стабильных ядер.

I. ВВЕДЕНИЕ.

1. Предмет и краткая история развития ядерной физики (ЯФ).

      Первые явления из области ЯФ, обнаруженные Беккерелем.   Опыты Резерфорда.

     Первоначальная   модель ядра. Обнаружение  нейтрона. Современные представления о
     структуре ядра. Единицы измерения массы, энергии и длины в ЯФ.

 

2. Масштабы физических величин в ЯФ. Ускорительная техника.

    Классификация явлений: по скоростям (энергиям), линейным масштабам; по взаимо-

действиям. Классификационные константы. Атомный и ядерный уровни значения

величин. Особенности физических явлений в микромире.  Ускорительная техника,  
используемая для изучения ядер.

 

II. СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ЯДЕР.

Определение (понятие о) стабильных ядер.

3. Основные характеристики протона и нейтрона.

Электрический и барионный заряды; масса, единицы измерения массы; спин; дипольные

моменты (электрический, магнитный); статистика, четность, взаимные превращения;      
нуклоны, понятие изоспина  нуклонов.

4. Состав ядер.

Массовое число; электрический заряд ядра; изотопы, изобары, изотоны; зеркальные ядра.

Четно-четные, четно-нечетные, нечетно-нечетные ядра и их характеристики.Сколько тех и других?  Протонно- нейтронная диаграмма атомных ядер, дорожка стабильности. Эмпирические факты и закономерности в отношении величин А и Z ядер. Магические и дважды магические  ядра и их свойства. Сколько дважды магов?

Масса и энергия связи ядра.

       Единицы измерения массы ядер и методы ее определения. Свойство массы ядра; дефект

  массы, упаковочный коэффициент ядра. Определение энергии связи ядра и ее свойства. Интерпретация протонно-нейтронной диаграммы распространенности АЯ в рамках понятия энергии связи.    Энергия        отделения нуклонов, отдельных фрагментов ядер. Удельная энергия связи ядер и ее свойства. Полуэмпирическая формула Вайцзеккера для полной энергии и энергии связи ядер; интерпретация ее слагаемых.

6. Спин, статистика, четность атомных ядер.

Понятие о спине ядер (как он определяется?). Эмпирические закономерности относитель-

но спинов ядер. Понятие о симметрии состояний системы тождественных частиц. Статистика

Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака; фермионы, бозоны. Обобщенный принцип Паули для

ядер. Понятие четности в классической и квантовой физике; связь ее с оператором инверсии

координат. Внутренняя и полная четность частицы (в частности нуклона). Четность системы

частиц. О законе сохранения четности (в частности в ЯФ). Эмпирические закономерности

относительно четности атомных ядер. Четность системы двух бесспиновых частиц.

Форма, размеры и структура атомных ядер (АЯ).

Оценки ядерных размеров; форма ядер. Методы определения радиуса ядер. Понятие электрического, нуклонного радиусов и радиуса эффективного потенциала ядерного взаимодействия. Связь радиуса с массовым числом; различные значения параметра r_0. Радиальная плотность ядерной материи; связь ее с форм-фактором (смысл последнего). Какая информация извлекается по извлеченным из опыта форм-факторам?   Среднеквадратичный и эквивалентный радиусы ядра. Однородная модель Ферми и модель Гаусса для ядерной плотности. Понятие о половинном радиусе (радиусе половинной плотности) ядра. Понятие о толщине поверхностного слоя АЯ. Структура нуклонов: каким законом описывается распределение электрического заряда и магнитного момента в нуклонах?

8. Электромагнитные моменты ядер

Исходные определения электромагнитных моментов ядер. Дипольный электрический

момент ядер. Магнитный момент ядер - что под ним понимают? Эмпирические закономер-

ности, касающиеся магнитных моментов ядер. Понятие о квадрупольном моменте в атомных

ядрах (внутренний и внешний и связь между ними). Эмпирические закономерности

относительно квадрупольных моментов. Методы определения ядерных моментов

(в том числе и спинов).

 

 

Альфа- распад

       Его определение и основные характеристики. Область альфа -активных ядер; необходимое условие альфа-распада. Энергии испускаемых альфа-частиц: эмпирические закономерности и их качественное объяснение. Периоды полураспада, закон Гейгера-Неттола. Теория альфа-распада и следствия из нее.

12.      Бета-превращения.

Определение. Типы бета-превращений; бета-превращения как внутри нуклонныые процессы. Периоды бета-распадов. Энергетический баланс. Характеристики распада свободного нейтрона. Отличия бета-распада ядер от распада свободного нейтрона. Основы теории Ферми бета-распадов. Разрешенные и запрещенные бета-спектры. Сверхразрешенные и нормально разрешенные переходы. Фермиевские и гамов-теллеровские переходы.

13.      Гамма-излучение ядер

       Определение; Энергетический спектр гамма-излучения. Механизмы образования гамма-активных ядер. Каскадный механизм гамма- излучения. Правила отбора, действующие при гамма-излучении. Теоретические оценки для вероятности (периодов полураспада) гамма-излучений и объяснение каскадного механизма. Понятие об изомерах; внутренняя конверсия. Сущность эффекта Мессбауэра.

IV. ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ

 

15.      Основные характеристики ядерных сил

       Источники информации об ядерных силах. Двухчастичное приближение. Потенциальный характер ядерных сил (ЯС); короткодействующий        характер ЯС. Используемые виды потенциальной энергии взаимодействия нуклонов. Зависимость ЯС от ориентации спинов нуклонов.     Опыты по рассеянию нейтронов на пара- и ортоводороде. Тензорный характер ЯС. Зарядовая независимость ЯС; изоспин; о законе сохранения изоспина в ядерных превращениях; свойство насыщения ЯС. Обменный характер ЯС; обменные силы Майорана, Бартлетта, Гейзенберга, Сербера. Опыты по рассеянию быстрых нейтронов на протонах. Современное объяснение свойства насыщения ЯС.

16.      Мезонная теория ядерных сил

       Идеи: Гейзенберга; Иваненко и Тамма. Качественная теория Юкавы о виртуальных

мезонах. Свойства мюонов и пионов. Сущность мезонной теории ЯС (четыре типа обмена

пионами между нуклонами). Мезонная структура нуклонов и предсказание ею значений

магнитных моментов нуклонов. Мезоатомы.

           

VI. ЯДЕРНЫЕ МОДЕЛИ

 

Модель оболочек.

       Предпосылки оболочечной модели. Оболочечная модель без учета спин-орбитального

      взаимодействия: квантовомеханическая схема, выбор одночастичных потенциалов,

      энергетические спектры нуклонов, магические числа. Учет спин-орбитального взаимо-

действия: расщепление энергетических уровней и порядок их расположения; магические

числа; нуклонные конфигурации и их обозначения.

 

   

Коллективные модели ядер.

         Модель жидкой капли (МЖК): колебательные степени свободы. Несферическая

       равновесная форма ядер (вращательные уровни энергии, моменты инерции).

Обобщенная модель ядра

        Со слабым взаимодействием. Сильная связь, несферический остов; схема Нильссона.

      Оболочки в деформированных ядрах. Спектр ядра в целом.

 

VII. ЯДЕРНЫЕ РЕАКЦИИ

 

Определения и классификация ядерных реакций (ЯР)

         Определение и обозначения ЯР; каналы ЯР. Определение сечений ЯР, их оценка для

       быстрых и медленных частиц. Принцип детального равновесия. Классификационные

       признаки ЯР.

Законы сохранения в ЯР

        Электрического заряда и числа нуклонов; энергии и импульса (понятие эндо- и

      экзоэнергетических реакций, порог реакций); момента количества движения и четности;

      изотопического спина. Примеры использования законов сохранения.

Механизмы ядерных реакций.

24.1.  Модель составного ядра. Общие особенности (малые и большие энергии; энергетические и угловые распределения продуктов ЯР). Вероятности различных каналов ЯР. Резонансные реакции. Формула Брейта - Вигнера. Нерезонансные энергии (статистическая модель ядра). Оптическая модель ядра и область ее применения.

Деление атомных ядер.

    Особенности реакций деления атомных ядер (АЯ). Распределение энергии при делении

   ядер между продуктами. Элементарная теория деления АЯ. Условие деления и параметр делимости; энергия активации, порог деления. Спонтанное и вынужденное деление АЯ. Классификация нейтронов по энергиям. Изомерия формы АЯ.

Ядерные реакторы.

      Классификация реакторов. Реакторы на тепловых нейтронах: роль замедлителя;

   гомогенные и гетерогенные реакторы. Реакторы на быстрых нейтронах. Бридеры. Другие

   виды реакторов. Использование ядерной энергии.

Кварковая структура частиц

    Эволюция структурных представлений о частицах (модели Ферми и Янга; Саката). Характеристики кварков и антикварков. Структура мезонов и барионов. Новые квантовые числа: цвет - антицвет; ароматы; очарование (шарм) и чармоний; прелесть (красота) и ипсилон-мезон; истина и топоний. Наиболее вероятное число истинно элементарных частиц. Преонная модель кварков: сколько преонов может быть?

Сильное взаимодействие

Квантовая хромодинамика и ее основные положения. Глюон и его характеристики. Глюоны-переносчики сильного взаимодействия. Понятие о кварках: валентных; токовых; конституентных; «морских» и «береговых»; партоны. Асимптотическая свобода. Конфайнмент (удержание) кварков. Модель струны. Адронные струи – свидетельство существования чего? Очаровательная странность – что это такое? Какие проблемы она ставит?

35. Единые теории  

Переносчики слабого взаимодействия. Что такое "Великое объединение?". Укажите количество фундаментальных бозонов и фермионов в рамках Теории Великого Объединения (ТВО). Суперсимметрия и супергравитация - это о чем? Что такое   SUSY-  теория?. Ее основные положения.

I. ВВЕДЕНИЕ.

1. Предмет и краткая история развития ядерной физики (ЯФ).

      Первые явления из области ЯФ, обнаруженные Беккерелем.   Опыты Резерфорда.

     Первоначальная   модель ядра. Обнаружение  нейтрона. Современные представления о
     структуре ядра. Единицы измерения массы, энергии и длины в ЯФ.

 

2. Масштабы физических величин в ЯФ. Ускорительная техника.

    Классификация явлений: по скоростям (энергиям), линейным масштабам; по взаимо-

действиям. Классификационные константы. Атомный и ядерный уровни значения

величин. Особенности физических явлений в микромире.  Ускорительная техника,  
используемая для изучения ядер.

 

II. СВОЙСТВА СТАБИЛЬНЫХ ЯДЕР.

Определение (понятие о) стабильных ядер.

3. Основные характеристики протона и нейтрона.

Электрический и барионный заряды; масса, единицы измерения массы; спин; дипольные

моменты (электрический, магнитный); статистика, четность, взаимные превращения;      
нуклоны, понятие изоспина  нуклонов.

4. Состав ядер.

Массовое число; электрический заряд ядра; изотопы, изобары, изотоны; зеркальные ядра.

Четно-четные, четно-нечетные, нечетно-нечетные ядра и их характеристики.Сколько тех и других?  Протонно- нейтронная диаграмма атомных ядер, дорожка стабильности. Эмпирические факты и закономерности в отношении величин А и Z ядер. Магические и дважды магические  ядра и их свойства. Сколько дважды магов?

Масса и энергия связи ядра.

       Единицы измерения массы ядер и методы ее определения. Свойство массы ядра; дефект

  массы, упаковочный коэффициент ядра. Определение энергии связи ядра и ее свойства. Интерпретация протонно-нейтронной диаграммы распространенности АЯ в рамках понятия энергии связи.    Энергия        отделения нуклонов, отдельных фрагментов ядер. Удельная энергия связи ядер и ее свойства. Полуэмпирическая формула Вайцзеккера для полной энергии и энергии связи ядер; интерпретация ее слагаемых.

6. Спин, статистика, четность атомных ядер.

Понятие о спине ядер (как он определяется?). Эмпирические закономерности относитель-

но спинов ядер. Понятие о симметрии состояний системы тождественных частиц. Статистика

Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака; фермионы, бозоны. Обобщенный принцип Паули для

ядер. Понятие четности в классической и квантовой физике; связь ее с оператором инверсии

координат. Внутренняя и полная четность частицы (в частности нуклона). Четность системы

частиц. О законе сохранения четности (в частности в ЯФ). Эмпирические закономерности

относительно четности атомных ядер. Четность системы двух бесспиновых частиц.