Wstęp do fizyki jądra i cząstek WM-FI-S1-E6-WFJC
Program przedmiotu (30 h wykładu i 30 h ćwiczeń rachunkowych):
1. Oddziaływania występujące w przyrodzie: główne własności, rzędy wielkości.
2. Własności jąder atomowych, rozmiary, energie wiązania, defekt masy.
3. Siły jądrowe, własności, model deuteronu. Potencjał Yukawy, zasięg oddziaływań, masa pionu.
4. Rozpady jąder atomowych. Czas życia jąder atomowych i cząstek elementarnych. Zasady zachowania w procesach jądrowych. Izospin. Parzystość. Liczba barionowa. Liczby leptonowe. Dziwność i hiperładunek.
5. Oddziaływanie cząstek naładowanych z ośrodkiem materialnym. Oddziaływanie kwantów gamma z ośrodkiem materialnym. Detekcja cząstek neutralnych. Akceleratory.
6. Model (jądra) potencjału średniego, przykłady zastosowania. Model kroplowy jądra, formuła Bethe-Weizsäckera, wnioski.
7. Model (jądra) gazu Fermiego. Model powłokowy jądra. Liczby magiczne. Deformacje jąder i model Nilssona.
8. Prawo zaniku promieniotwórczego, okres połowicznego zaniku.
9. Rozpady jąder atomowych. Ścieżka stabilności nuklidów. Szeregi promieniotwórcze, warunki równowagi promieniotwórczej. Jednostki w radioaktywności. Zastosowania radioaktywności.
10. Opis rozpadu w mechanice kwantowej, rachunek zaburzeń z czasem.
11. Kwantowy opis rozpadu alfa. Fizyka rozpadu beta: rozpad beta typu Fermiego, typu Gamowa-Tellera.
12. Reakcje jądrowe. Rozpraszanie elastyczne i nieelastyczne. Przekrój czynny.
Klasyfikacja reakcji jądrowych. Rezonanse w reakcjach jądrowych.
13. Rozszczepienia jąder w reaktorach. Reakcja łańcuchowa. Masa krytyczna.
Podstawowe typy rektorów jądrowych. Broń jądrowa.
14. Reakcja fuzji jądrowej. Tokamaki.
15. Problemy fizyki najwyższych energii. Model kwarkowy. Klasyfikacja cząstek - multiplety o określonym spinie i parzystości. Gluony i pojęcie koloru.
Opis przygotowali: Paweł Pęczkowski i Tomasz Radożycki
E-Learning
Grupa przedmiotów ogólnouczenianych
Poziom przedmiotu
Symbol/Symbole kierunkowe efektów uczenia się
Wymagania wstępne
Koordynatorzy przedmiotu
W cyklu 2021/22_L: | W cyklu 2020/21_L: | W cyklu 2019/20_L: |
Efekty kształcenia
a) Wiedza. Posiada wiedzę z zakresu zjawisk i praw fizyki jądrowej, promieniotwórczości, promieniowania jonizującego i jego oddziaływania z materią, z zakresu działania detektorów promieniowania jonizującego. Zna podstawowe modele jądrowe i typy reakcji jądrowych oraz umie je omówić.
b) Umiejętności. Student w sposób jasny potrafi zinterpretować i opisać zjawiska jądrowe. W oparciu o posiadaną wiedzę umie zastosować aparat matematyczny do rozwiązywania zadań rachunkowych z fizyki jądrowej.
c) Kompetencje społeczne. Student jest świadomy, jakie są możliwości i zalety zastosowania metod i technik eksperymentalnych fizyki jądrowej, ale także zdaje sobie sprawę z wad i ograniczeń przydatności tych metod. Rozumie wkład i znaczenie fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych.
Kryteria oceniania
- Ciągła ocena pracy na ćwiczeniach
- Kolokwium pisemne w połowie semestru
- Końcowy egzamin pisemny i ustny
Praktyki zawodowe
Nie ma praktyk zawodowych.
Literatura
[1] Janusz Araminowicz, "Zbiór zadań z fizyki jądrowej", PWN, Warszawa, 1980.
[2] K. Heyde, "Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics", Institute of Physics Publishing, Bristol and Philadelphia, England and USA, 1999, (https://www.fulviofrisone.com/attachments/article/453/Heyde%20K.%20Ideas%20and%20Concepts%20en%20Nuclear%20Physics.pdf).
[3] Igor E. Irodov, "Zadania z fizyki atomowej i jądrowej", PWN, Warszawa, 1974.
[4] Theo Mayer-Kuckuk, "Fizyka jądrowa", Warszawa, PWN, 1987, (Theo Mayer-Kuckuk, Kernphysik,Eine Einführung, Teubner, Berlin, 2002).
[5] K. N. Muchin, "Doświadczalna fizyka jądrowa", T.1, WNT, Warszawa, 1978.
[6] Ewa Skrzypczak, Zygmunt Szefliński, "Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych", PWN, Warszawa, 1997.
[7] Adam Strzałkowski, "Wstęp do fizyki jądra atomowego", Warszawa, PWN, 1978.
[8] Szczepan Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna" Cz.V.2, PWN, Warszawa, 1967.
[9] E. Szpolski, "Fizyka atomowa", T.2, Cz.II, PWN, Warszawa, 1954.
[10] Zdzisław Wilhelmi, "Fizyka reakcji jądrowych", PWN, Warszawa, 1976.
[11] Samuel S.M. Wong, "Introductory Nuclear Physics", Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Universityof Toronto, Toronto, CA, 1998, (https://faculty.washington.edu/bulgac/560_2014/[Samuel_S._M._Wong]_Introductory_Nuclear_Physics.pdf)
Więcej informacji
Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb: