БАҒдарламасы алматы 2012 Емтихан тақырыптарының тізімі «Ядролық физика» пәні

Резерфордтың альфа-бөлшектердің шашыратылуына арналған тәжірибелері. Ядро өзара әсерлесетін протондар мен нейтрондар жүйесі ретінде. Ядроның құрамы. Ядроның электрлік және бариондық зарядтары. Изотоптар мен изобарлар. Ядроның массасы. Массалық сан. Ядроның байланыс энергиясы. Меншікті байланыс энергиясы. Ядроның байланыс энергиясының жартылайэмпирикалық Вейцзеккер формуласы. Киелі сандар. Нуклонның ядроға байланыс энергиясы. Ядродағы нуклонның байланыс энергиясы. Байланыс энергиясының басқа түрлері. Ядроның кеңістіктік мөлшері, радиусы.

Шмидт моделі. Ядроның электрлік көпөрістік моменттері. Ядроның квадрупольдік моменті. Ядроның күйінің кванттық механикалық бейнеленуі. Толқындық функция. Ядроның күйлерінің жұптылығы. Жұптылықтың сақталуы. Айнытылмайтын бөлшектер жүйесінің толқындық функциясының симметриялық қасиеттері. Ядролардың статистикасы. Бозондар мен фермиондар. Паули тыйымы.

Атом ядросының модельдері. Ұжымдық және өзара әсерлеспейтін бөлшектер модельдері. Тамшылық модель№ ферми-Газ моделі. Қабықтық модельдер. Бірбөлшектік қабықтық модель. Бірбөлшектік қабықтық модельге сәйкес ядроның қасиеттері. Бірбөлшектік қабықтық модельдің жетістіктері мен кемшіліктері. Жалпыланған модельдер. Нильсон моделі. Ядроның пішінінің сферадан ауытқуының салдарлары. Кластерлік модельдер.

Табиғи және жасанды радиоактивтілік. Радиоактивтіліктің ортақ заңдылықтары. Радиоактивтік ыдырау заңдары. Радиоактивтікті ядроның ыдырау тұрақтысы, жартылай ыдырау периоды, орташа өмір сүру уақыты.

Негізгі тәжірибелік заңдылықтар. Альфа-бөлшектердің спектрі. Альфа-ыдырау теориясының элементтері. Электростатикалық тосқауыл. Туннелдік эффект. Жартылай ыдырау периодының (ыдырау тұрақтысының)альфа-бөлшектің энергиясына тәуелділігі. Жартылай ыдырау периодының ядроның радиусына тәуелділігі.

Бета-ыдырау түрлері. Электрондардың энергетикалық спектрі. Нейтрино. Нейтриноның барлығын тәжірибелік дәлелдеу. Бета-ыдырау теориясының элементтері. Нәзік әсерлесу туралы ұғым. Рұқсат етілген және тыйым салынған өлшеулер. Сұрыптау ережелері. Ферми және Гамов-Геллер көшулері. Бета-ыдырау үшін жұптылықтың сақталмауы. Нейтриноның массасы мәселелері.

Гамма-кванттардың энергетикалық спектрі. Гамма-өтулердің мультипольдігі. Электрлік және магниттік гамма-өтулер. Гамма-өтулердің ықтималдылығы. Гамма-өтулер үшін импульс моменті мен жұптылық бойынша сұрыптау ережелері. Ядролық изомерия. Электрондық ішкі конверсия. Мессбауэр эффектісі.

Ядролық реакциялардың ортақ зандылықтары. Реакциция арналары. Ядролық реакциялар үшін сақталу заңдары. Ядролық реакцияның энергиясы. Ядролық реакцияның табалдырығы. Ядролық реакция қимасы. Ядролық реакциялардың механизмі. Құрама ядро моделі. Резонанстық ядролық реакциялар. Брейт-Вигнер формуласы. Ядролық тіке реакциялар. Гамма-кванттардың, жеңіл және ауыр зарядталған бөлшектердің әсерінен өтетін рекциялар.

Атом ядроларының бөлінуіне тәжірибелік мәлеметтер. Бөлінудің элементар теориясы. Ядроның бөлінуінің энергиялық шарты. Бөліну энергиясы. Бөліну параметрі. Ядролардың бөліну механизмі. Бөлінудің потенциалдық тосқауылы. Құлшындыру энергиясы. Нейтрондардың әсерінен бөліну. Бөліну нейтрондары. Нейтрондардың ұрпақтары. Нейтрондардың көбею коэффициенті. Ядролардың бөлінуін басқару мен бөліну энергиясын пайдалану мүмкіндігі. Сындық мөлшер. Сындық масса. Ядролық реакторлар.

Жеңіл ядролар синтезі. Ядролардың синтездерінің энергиясы. Ядролық синтез үшін кулондық тосқауыл. Ядролық синтез кезіндегі өзін-өзі сүйемелдеу. Табиғи термоядролық реакциялар. Жарық жұлдыздардың энергия көзі.

Ядролық нұрлардың затпен әсерлесуінің ортақ зандылықтары. Атомдық және ядролық әсерлесулер.

Иондау тежелуі. Меншікті иондау шығыны. Иондау шығынының бөлшек пен заттың параметрлеріне тәуелділігі. Зарядталған ауыр бөлшектердің заттағы жүрімі. Оның энергияға тәуелділігі. Бете-Блох формуласына түзетулер. Зарядталған ауыр бөлшектердің монокристалдар арқылы өтуі. Арналану және көлеңкелер эффекті.

Бөлшектің массасының оның заттың электрондарымен әсерлесуіне ықпалы. Жеңіл бөлшектердің зат арқылы өткен кездегі энергия шығындарының түрлері. Нұрлану шығындары. Тежеулік нұр. Вавилов-Черенков нұрлануы. Өтпелік нұр. Нұрлану шығынының бөлшектің энергиясына тәуелдігі. Нұрлану ұзындығы. Сындық энергия.

Зат арқылы өткен гамма-нұрдың қарқынының өзгерісі. Зат арқылы өткен гамма-нұрдың әлсіреу (жұтылу) коэффициенті. Гамма-кванттардың зат атомдарымен әсерлесуінің түрлері.

Фотоэффект үшін энергияның сақталу заңы. Фотоэффект қимасының гамма-квантттың энергиясы мен ортаның атомдық нөміріне тәуелділігі.

Гамма-кванттың атомдарымен және электрондарымен шашыратылуы. Шашыратылған гамма-кванттың энергиясының шашыратылу бұрышына тәуелдігі. Комптон эффект кезіндегі гамма-нұрдың толқын ұзындығының өзгерісі. Комптон эфффект қимасының гамма-кванттың энергиясына тәуелдігі. Гамма-кванттардың зат атомдарымен серпімді(когерентті) шашыратылуы (Томсон шашыратылуы).

Электрон-позитрондық қосақтар түзілу шарттары. Қосақтың атом ядросының және электронның өрісінде түзілулерінің энергиялық табалдырықтары.

Элементар бөлшектердің ашылуы мен элементар бөлшектер ұғымының дамуының тарихы. Элементар бөлшектердің замануи анықтамасы. Элементтар бөлшектердің қасиеттері, сипаттамалары және сарапталуы. Бөлшектер мен антибөлшектер.

Ядролық физиканың дамуындағы ғарыштық сәулелердің орны. Бірінші және екінші реттік ғарыштық сәулелер. Бірінші реттік ғарыштық сәулелерді жіктеу, олардың құрамы және энергетикалық спектрі. Жесткий и мягкий компоненты космических лучей. Источники и механизмы ускорения космических лучей.

1. 
   Ядролардың негізгі қасиеттері, ядролар құрылысы
   

Нуклондар әсерлесу энергиясы, магнит моментінің мәндері тәрізді ядролық параметрлерді сипаттайтын атом ядросы көптеген үлгілері бар. Бұл үлгілердің кемшіліктері болып феноменология, құрылымдық, сонымен қатар ядро ішіндегі әсерлесу табиғаты туралы көріністің болмауы. Вайцзеккер формуласын қорытып шығару. Беттік керілу эффектісіне түзету, кулондық тебілуге түзету, протон-нейтрон асимметриясына түзету, жұптылықтың әсеріне түзету.

Әсерлесудің төрт түрі қарастырылады: гравитациялық, электромагниттік, күшті, әлсіз.

Қарастырылатын мәселелер: радиоактивті ыдырау заңы, радиоактивті ыдырау сәулелерінің түрлері, альфа-ыдырау, бета-ыдырау, гамма-ыдырау (изоөлшемді ауысу), радиоактивтіліктің арнайы түрлері.

Ядролық реакцияның анықтамасы. Сақталу заңдары мен ядролық реакцияның кинематикасы. Реакцияның табалдырығы. Ядролық реакцияның табалдырығы. Құрама ядро. Тура реакциялар. Брейт-Вигнер формуласы.

Заманауи үдеткіштер. Элементар бөлшектерді тәжірибеде зерттеу. Бөлшектердің әсерлесу түрлері. Адрондар және лептондар. Әсерлесу тұрақтысы мен радиусы. Өріс кванттары.

7. 
   Бөлшектердің кварктік үлгісі
   

1. 
   Ядролық реакциялар түрлері және жалпы сипаттамалары
   

2. 
   Ядролық реакциялар кезіндегі сақталу заңдары
   

3. 
   Элементар бөлшектердің кинематикасы
   

4. 
   Ядролық реакциялар қималары
   

Құрама ядро. Резонанстық ядролық процесс. Нейтрондардың ядролармен резонанстық әсерлесуі.

Үш бөлшектің қатысуымен өтетін ядролық реакциялар. Тура ядролық реакциялардың дисперсиондық теориясы.

1. 
   Сәулеленуді тіркеу
   

2. 
   Детекторлар, тіркеуіштер және камералардың жұмыс істеу ерекшеліктері
   

3. 
   Бөлшектердің әсерлесуі
   

Оның түрлері. Электрондардың және иондардың газдағы қозғалысы, диффузиясы, рекомбинациясы, дрейфтің жылдамдығы. Иондау камерасының импульстік режимі.

Шалаөткізгіштердегі физика элементтері. p-n – ауысу және оны бөлшектерді детекторлауға қолдану.

Черенков санағышы, жұмыс істеу принциптері. Табалдырықтық есептегіштер (фокустандырылмаған черенковты санағыштар). Фокустандырылған черенковты санағыштар.

Тректі санагыштар: ядролық фотоэмульсиялар, Вильсон камерасы, диффузиялық камера, көпіршік камерасы, ұшқындық камера, диэлектрикті тректік камера.

Нұрлардың түрлері. Тура ионизациялық нұрлану. Жанама ионизациялық нұрлану.

Бор формуласы. Ионизациялық тежеу кезіндегі релятивистік эффекті. K- және L- электрондардың байланыстық және тығыздық эффекті. Брэгг қисығы. Электрондардың ионизациялық жоғалту формуласы. Ортаның ионизациялық жоғалтуымен байланысы. Ионизациялық тежеу кезінде бөлшектің жүру мен энергиясы арасындағы байланыс. Монополия Дирак үшін ионизацияға жоғалтуы.

Тежеулі нұрлану. Вавилов-Черенков нұрлануы. Ауыспалы нұрлану. Нейтрондардың затпен әсерлесуі. Кулондық және ядролық күштердің әсерімен бөлшектердің серпімді шашырауы. Импульстік шашырау диаграммасы.

Шашырау қимасы. Диффернциалды шашырау қимасы. Альфа –бөлшектің шашырауы. Гейгер және Марсден тәжірибесі. Чедвиктің ғылыми тәжірибесі.

Мотта формуласынынң квант-механикалық аспекті. δ-электрондар. Бірнеше реттік кулондық шашырау. Тежеулі нұрлану. Энергетикалық спектр.

Вавилов-Черенков нұрлануы. Энергияның және импульстің сақталу заңы. Толқындық фронтық жасалуы. Нұрланудың спектрлік сипаттамалары.

Вавилов-Черенков нұрлануымен байланысы. Нұрланудың спектрлік сипаттамалары. Нейтрондардың затпен әсерлесуі. Әсерлесу механизмі және оларлың қимасы.

Гамма-нұрлардың затпен әсерлесуі. Фотоэффект шашырауы. Томсон шашырауы. Комптон эффекті. Комптондық шашырау қимасының асимптотикалық жүрімі. Жұмсақ фотондардың ультра релятивистік электрондарға шашырауы. Комптон эффекті протон үшін. Электронды-позитронды жұптардың пайда болуы.

Серпімді шашырау. Радиациялық тартып алу. Серпімсіз шашырау.

Табиғи көздердің нұрлары. Ғарыштық нұрлар. Радиоактивті нұрлар.

Рентгенотерапия. Ядролық энергетика және өнеркәсіп.

1. 
   Ю.М. Широков, Н.П. Юдин. Ядерная физика. М., Наука, 1972.
   
2. 
   Мухин А.Б. Введение в ядерную физику.
   
3. 
   Д.И. Блохинцев. Введение в квантовую механику
   
4. 
   Под ред. К. Зигбана. Альфа-, бета и гамма-спектроскопия. М.: Атомиздат, 1969.-675 с.
   
5. 
   Климов А.Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. М.: Атомиздат, 1971. 384 с.
   

1. 
   В.И. Руськин. Путь в микромир. Алма-Ата, Казахстан, 1982.
   
2. 
   Немец О.Ф., Гофман Ю.В. Справочник по ядерной физике. Киев.: Наукова Думка, 1975.- 415 с.
   
3. 
   Аверкиев В.В. и др. Лабораторный практикум по экспериментальным методам ядерной физики. М.: Энергоатомиздат, 1986.- 429 с .
   
4. 
   Калашникова В.И., Козодаев М.С. Детекторы элементарных частиц. М.: Наука, 1966.-421 с.
   
5. 
   Дмитриев П.П. Выход радионуклидов в реакциях с протонами, дейтронами, альфа-частицами и гелием-3. Справочник. М.: Энергоатомиздат.- 1986, 269 с.
   
6. 
   Скачков А.Б. и др. Сборник задач по ядерной физике. М.: Наука, 1968.- 243 с.
   
7. 
   Козлов В.Ф. Фотографическая дозиметрия ионизирующих излучений. М.: Атомиздат, 1964.-156 с.
   
8. 
   Справочник по ядерной энерготехнологии./ Под ред. В.А. Легасова. М.: Энергоатомиздат, 1989.751 с.
   
9. 
   Асмолов В.Г. и др. Авария на Чернобыльской АЭС: год спустя./ Атомная энергия, 1988, т.64, вып.1, с.3-23.