Fizyka jądra i cząstek elementarnych I

1. Fizyka jądra i cząstek elementarnych I Informacje organizacyjne i program wykładu

2. Semestr letniŚroda, 12.00 – 14.00Duża Sala Fizyki(Pawilon)

3. REGULAMIN STUDIÓW W UNIWERSYTECIE WROCŁAWSKIM(Załącznik do zarządzenia Nr 89/2006 z dnia 3 lipca 2006 r.)

4. § 16W ciągu 14 dni od rozpoczęcia semestru prowadzący zajęcia jest zobowiązany podać studentoma)program przedmiotu, b)wykaz obowiązującej literatury oraz c)formę zaliczania zajęć i wymagania jakie należy spełnić, aby uzyskać zaliczenie lub zdać egzamin.

5. § 171.Nauczanie w Uniwersytecie Wrocławskim odbywa się w formie wykładów oraz ćwiczeń (w tym : seminariów,konwersatoriów, warsztatów lektoratów, laboratoriów, ćwiczeń terenowych i praktyk zawodowych). 2.   Wykłady mają charakter otwarty. § 242.   Warunkiem przystąpienia do egzaminu jest zaliczenie wszystkich elementów dydaktycznych określonych w planie studiów i programie nauczania.

6. § 201. Szczegółową organizację sesji egzaminacyjnej ustalają jednostki kierunkowe w porozumieniu z dziekanem oraz przedstawicielami samorządu studenckiego i podają do wiadomości studentów na studiach stacjonarnych 14 dni przed rozpoczęciem sesji, a na studiach niestacjonarnych 30dni przed rozpoczęciem sesji. 25.06.07 - 06.07.07

7. § 24 3. Egzaminy przeprowadzane są w sesji egzaminacyjnej i organizowane zgodnie z postanowieniami § 20. Student może wystąpić do egzaminatora o przeprowadzenie egzaminu w terminie wcześniejszym. 4. Student ma prawo do jednego egzaminu poprawkowego z danego przedmiotu.5. Egzaminy poprawkowe po semestrze zimowym powinny być przeprowadzone w ciągu dwóch tygodni od zakończenia sesji egzaminacyjnej, a w semestrze letnim do dnia 24 września. 7. W przypadku nieusprawiedliwienia nieobecności na egzaminie student nie otrzymuje żadnej oceny i traci prawo do tego terminu.8. W przypadku usprawiedliwienia nieobecności na egzaminie w terminie podstawowym lub poprawkowym, student ma prawo do przywrócenia terminu egzaminu. Datę egzaminu wyznacza egzaminator lub dziekan. 03.09.07 – 21.09.07

8. § 251. Student kwestionujący prawidłowość przeprowadzenia egzaminu, może w ciągu trzech dni roboczych od dnia egzaminu zgłosić u dziekana zawierający uzasadnienie wniosek o dopuszczenie do egzaminu komisyjnego. 2.W przypadku stwierdzenia zasadności wniosku dziekan zarządza: o   w odniesieniu do egzaminu pisemnego - komisyjne zweryfikowanie pracy lub komisyjny egzamin ustny, ow odniesieniu do egzaminu ustnego - dopuszczenie do ustnego egzaminu komisyjnego. Komisję egzaminacyjną wyznacza dziekan. W skład komisji wchodzą: dziekan jako przewodniczący, egzaminator oraz drugi specjalista z przedmiotu lub przedmiotu pokrewnego. Na wniosek studenta egzamin może odbyć się w obecności wskazanego przez niego nauczyciela akademickiego lub przedstawiciel samorządu studenckiego. 3.Egzamin komisyjny powinien odbyć się w ciągu siedmiu dni od złożenia wniosku. Podczas egzaminu ustnego pytania są losowane, a komisji nie może przewodniczyć osoba, która przeprowadzała kwestionowany egzamin. 5.Dziekan może zarządzić egzamin komisyjny z własnej inicjatywy, jeżeli uznał, że egzamin został przeprowadzony w sposób krzywdzący studenta. O egzamin komisyjny może także wnioskować egzaminator lub właściwy organ samorządu studenckiego.6.  Ocena z egzaminu komisyjnego unieważnia ocenę kwestionowaną i decyduje o zaliczeniualbo niezaliczeniu przedmiotu w danej sesji egzaminacyjnej. 

9. § 271. W Uniwersytecie Wrocławskim obowiązuje następująca skala ocen:  bardzo dobry (bdb) - 5, 0   dobry plus (+db)  - 4, 5   dobry (db) - 4, 0   dostateczny plus (+dst) - 3, 5   dostateczny (dst) - 3, 0   niedostateczny (ndst) - 2, 0 2.Ocena niedostateczna lub brak wpisu są traktowane jako niezaliczenie zajęć. 3.Do każdego egzaminu i zaliczenia student jest zobowiązany przedłożyć indeks i kartę okresowych osiągnięć. Zaliczający i egzaminator wpisują do nich ocenę (słownie – w pełnym brzmieniu lub w skrócie orazliczbowo), datę i potwierdzają własnoręcznym podpisem.

10. § 28Przedmiot raz zaliczony nie podlega ponownemu zaliczeniu. Dziekan może odstąpić od tej zasady w przypadku reaktywowania się studenta.

11. Program wykładu. 1. Jądro atomowe, jego odkrycie i budowa. 2. Własności jąder atomowych. 3. Modele jądra atomowego – kroplowy, powłokowy. 4. Spontaniczne przemiany jądrowe – rodzaje, teoria. 5. Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią. 6. Detekcja promieniowania jądrowego. 7. Reakcje jądrowe – odkrycie nukleonów. 8. Sztuczna promieniotwórczość. 9. Rozszczepienie jąder i energetyka jądrowa. 10. Reakcje termojądrowe. 11. Metody jądrowe fizyki fazy skondensowanej.a) spektroskopia anihilacji pozytonówb) spektroskopia mössbauerowska c) spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowegod) spektroskopia korelacji gamma-gamma12. Metody jądrowe diagnostyki medycznej.

12. Literatura podstawowa - wykład.1.K.N. Muchin, Doświadczalna fizyka jądrowa tom I, WNT, Warszawa 1978.2. A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego, PWN, Warszawa 1978.3. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna tom VI, PWN, Warszawa 1985.4. T. Mayer-Kuckuk, Fizyka jądrowa, PWN, Warszawa 1987.5. E. Skrzypczak i Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowegoi cząstek elementarnych, WN PWN, Warszawa 2002.

13. Literatura podstawowa - konwersatorium.1. I.E. Irodow, Zadania z fizyki atomowej i jądrowej, PWN, Warszawa 1974.2. J. Araminowicz, Zbiór zadań z fizyki jądrowej, PWN, Warszawa 1977.3. D.Halliday, R.Resnick i J.Walker, Podstawy fizyki tom 5, WN PWN, Warszawa 2005.4. E. Skrzypczak i Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowegoi cząstek elementarnych, WN PWN, Warszawa 2002.

14. Literatura dodatkowa.1. R. Jungk, Jaśniej niż tysiąc słońc. Losy badaczy atomu, PIW, Warszawa 1967. 2. G. Jezierski, Energia jądrową wczoraj i dziś, WN-T, Warszawa 2005.3. J. Sobkowski, M. Jelińska-Kazimierczuk, Chemia jądrowa, Wydawnictwo Adamantan, Warszawa 2006

15. Zagadnienia obowiązujące na egzaminiez „Fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych I”1.Budowa atomu – odkrycie jądra atomowego.2.Budowa jądra atomowego.3.Siły jądrowe.4.Energia wiązania jądra.5.Związek relatywistyczny między masą, pędem i energią cząstki.6.Kształty i rozmiary jąder.7.Modele jądra atomowego – model kroplowy.8.Model powłokowy jądra atomowego.9.Spin i moment magnetyczny jądra atomowego.10.Ładunek i moment elektryczny jądra.11.Prawo rozpadu promieniotwórczego.12.Rodziny promieniotwórcze.13.Równowaga wiekowa.14.Przemiana , własności cząstek .15.Oddziaływanie cząstek  z materią.16.Teoria przemiany .17.Przemiana , własności promieniowania .18.Wzbudzanie i deekscytacja jąder atomowych.19.Oddziaływanie promieniowania  z materią.20.Efekty: fotoelektryczny i Comptona.

16. Zagadnienia obowiązujące na egzaminiez „Fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych I”21.Efekt Mössbauera.22.Tworzenie par elektronowo-pozytonowych.23.Anihilacja pary elektron-pozyton.24.Przemiana , własności cząstek .25.Rozkład energetyczny cząstek .26.Oddziaływanie cząstek  z materia.27.Neutrino i jego własności.28.Doświadczalne potwierdzenie istnienia neutrina.29.Reakcje jądrowe i ich klasyfikacja.30.Energia reakcji jądrowej, energia progowa reakcji.31.Odkrycie i własności protonu.32.Odkrycie i własności neutronu.33.Sztuczna promieniotwórczość.34.Pierwiastki transuranowe.35.Rozszczepienie jądra atomowego.36.Łańcuchowe reakcje jądrowe.37.Reaktor jądrowy.38.Bomba jądrowa.39.Reakcje termojądrowe, synteza lekkich jąder.40.Bomba termojądrowa.

17. 1. Jądro atomowe, jego odkrycie i budowa.Rutherford 1911Rutherford 1919Chadwick 1932Liczba atomowa i masowa

18. 2. Własności jąder atomowych (przede wszystkim stabilnych).Ładunek, liczba atomowa Masa, rozkład masy (ładunku), gęstość masyEnergia wiązania – defekt masy, E=mc2PromieńParzystośćSpin – fermiony i bozony, statystyka Fermiego-Diraca i Bosego-EinsteinaMoment magnetyczny, magneton jądrowyMoment elektryczny kwadrupolowyLiczby magiczneIzospin

19. 3.Modele jądra atomowego – kroplowy, powłokowy.M. kroplowy – masa jądra (Weizsäcker), ścieżka stabilnościM. Fermiego – prostokątna studnia energetyczna, energia Fermiego, M. powłokowy – studnia energetyczna o kształcie odzwierciedlającym rozkład materii jądrowej (r. F-D)powłoki, oddziaływanie spin-orbita, liczby magiczne, spin i parzystość

20. 4. Spontaniczne przemiany jądrowe – rodzaje, teoria.Becquerel 1896Prawo (statystyczne) rozpadu promieniotwórczego, stała rozpadu, średni czas życia, okres półtrwania, równowaga wiekowaZwiązek energii przemiany z okresem półtrwania nuklidu Przemiana α, widmo energii cząstek α – energia przemiany, teoria przemiany, kształt bariery energetycznejPrzemiana β, rodzaje, widmo energii cząstek β – energia przemiany, neutrino elektronowe, doświadczenie Reinesa i Cowana 1956, teoria Fermiego przemiany, funkcja Fermiego – wykres Kurie, przemiany dozwolone i wzbronione (Fermiego i Gamowa-Tellera), doświadczenie p. Wu 1957. Przemiana γ, rodzaje, widmo energii kwantów γ, typ i polowość promieniowania γ, elektrony konwersji wewnętrznej, elektrony Augera.Rozszczepienie (ciężkiego) jądra atomowego

21. 5.Oddziaływanie promieniowania jądrowego z materią.Rodzaje oddziaływań i procesów wynikających z tych oddziaływań Przekrój czynny na dany procesCząstki α - rozproszenie w polu sił kulombowskich, hamowanie jonizacyjneCząstki β - rozproszenie w polu sił kulombowskich, hamowanie jonizacyjne, hamowanie radiacyjne, polaryzacja ośrodka prowadząca do emisji promieniowania CzerenkowaKwanty γ – zjawisko fotoelektryczne, z. Comptona, z. tworzenia par elektronowo-pozytonowych (e-e+) – energia progowa procesu, zjawisko MössbaueraTyp procesu A i B (fatalny), krzywe osłabienia wiązki promieniowania w materii

22. 6.Detekcja promieniowania jądrowego.Detektory śladoweKomora jonizacyjnaLicznik Geigera – MülleraLicznik scyntylacyjnyLicznik półprzewodnikowyLicznik Czerenkowa

23. 7.Reakcje jądrowe.Kanał wejściowy i wyjściowy, zapis reakcji Podział ze względu na rodzaj pocisku, energię pocisku, przebieg reakcji (w tym czas), bilans energiiEnergia progowa reakcji Niektóre reakcje j., które odegrały istotna role w rozwoju fizyki jądrowej: odkrycie protonu 1919, użycie protonów przyspieszanych laboratoryjnie 1932, odkrycie neutronu 1932 – laboratoryjne źródło neutronów, użycie kwantów γ 1934, wytworzenie izotopu promieniotwórczego 1934 (I. i F. Joliot-Curie), użycie neutronów (Fermi) – izotopy transuranowe, rozszczepienie jądra uranu 1938 (Hahn i Strassmann)

24. 8.Sztuczna promieniotwórczość.

25. 9.Rozszczepienie jąder i energetyka jądrowa.U-235 i U-238, energia progowa rozszczepieniaPrzebieg reakcji Reakcja łańcuchowa, warunki krytyczne Reaktor jądrowy (Fermi 1942), paliwo, moderator, chłodziwo, reflektor, pręty regulacyjne, kompensacyjne i bezpieczeństwaKlasyfikacja reaktorów jądrowych – energia neutronów, paliwo, rozmieszczenie paliwa, rodzaj moderatora, rodzaj chłodziwa, przeznaczenieNaturalny reaktor jądrowy w GabonieElektrownie jądrowe na świecie a w tym w państwach sąsiadujących z PolskąBomba jądrowa, masa krytyczna

26. 10.Reakcje termojądrowe.Synteza lekkich jąder - temperatura zapłonu reakcjiReakcje termojądrowe w gwiazdachReakcje t. w warunkach ziemskich (atol Eniwetok 1952)Bomba termojądrowa typu 3FKontrolowana synteza termojądrowa

27. 11.Metody jądrowe fizyki fazy skondensowanej.a)  spektroskopia anihilacji pozytonówb)  spektroskopia mössbauerowska c) spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowegod) spektroskopia korelacji gamma-gamma

28. 12. Metody jądrowe diagnostyki medycznej.