Nazwa przedmiotu: Fizyka jądra atomowego i cząstek elementarnych

Status przedmiotu: obowiązkowy

Język przedmiotu: polski

Prowadzący: prof. dr hab. Piotr Magierski

Semestr: 8

Liczba godzin: 3/ 0 / _ (Wykł/Ćwicz/Lab)

Kod:

Liczba punktów ECTS:

Wymagania wstępne: Mechanika kwantowa

Forma zaliczenia: Egzamin pisemny

Metody oceny: Ocenie poczas egzaminu podlega stopień przyswojenia i zrozumienia materiału

wyłożonego na wykładzie.

Cele przedmiotu: Na wykładzie student zapoznaje się z podstawami fizyki cząstek elementarnych: własnościami cząstek, ich klasyfikacją i prawami zachowania w reakcjach cząstek elementarnych. Ponadto zapoznaje się z własnościami oddziaływań jądrowych i jąder atomowych. Jest w stanie oszacować energię wiązania danego jądra atomowego, wyznaczyć niektóre własności stanu podstawowego i niskoenergetycznych wzbudzeń jądra, oraz wyznaczyć możliwe kanały rozpadu.

Program:

1. Elementy fizyki cząstek elementarnych

Klasyfikacja cząstek.
Podstawowe własności oddziaływań fundamentalnych.
Liczby kwantowe, prawa zachowania.

2. Oddziaływanie nukleon-nukleon
Ogólna postać oddziaływania nukleon-nukleon w próżni.
Własności deuteronu.
Oddziaływanie nukleon-nukleon w materii jądrowej: równanie Bethego-Goldstone'a.
Anomalne rozwiązanie równania Bethego-Goldstone'a: efekt parowania nukleonów.

3. Podstawowe własności jąder atomowych

Rozmiar jądra atomowego, rozkład gęstości nukleonów w jądrze.
Energia wiązania jąder atomowych, formuła kroplowa.
Stabilność jąder atomowych: rozpad alfa, rozpad beta, spontaniczne rozszczepienie jądra.

4. Modele jądrowe

Model gazu Fermiego: energia symetrii, gęstość stanów.
Model powłokowy: liczby magiczne, efekty powłokowe.
Metoda Hartree-Focka otrzymywania średniego potencjału jądrowego.
Modele kolektywne: rotacje i wibracje jąder atomowych.

5. Reakcje jądrowe

Wychwyt nukleonów.
Reakcje poprzez jądro złożone.
Reakcje bezpośrednie. Model optyczny.
Zderzenia ciężkich jonów przy wysokich energiach: produkcja cząstek.
Powstawanie pierwiastków w przyrodzie: powstawnie lekkich pierwiastków, wybuch supernowej, proces r.

Literatura podstawowa:

1. B.Nerlo-Pomorska, K.Pomorski, Wybrane działy teorii jądra atomu.

2. G.E. Brown, Unified Theory of Nuclear Models and Forces (North Holland Publ. Co., Amsterdam, 1967) – istnieje polski przekład.

3. A.Bohr, B.Mottelson, Struktura jądra atomowego, t.I,II.

4. E.Leader, E.Predazzi, Wstęp do teorii oddziaływań kwarków i leptonów.

5. D.H. Perkins, Wstęp do fizyki wysokich energii, PWN 2004.