Введение в ядерную физику - 3 курс, 6 семестр

Цели и задачи

Курс лекций содержит как общепринятые разделы по тематике «Ядерная физика», так и материал, необходимый для приложений ядерной физики в исследованиях конденсированных сред. Изложение существенно опирается на имеющиеся у студентов знания по квантовой механике, но также излагаются многие необходимые дополнительные сведения из квантовой механики и статистической физики.

Программа

  1. Введение. Корреляции и фундаментальные симметрии. Несохранение пространственной четности в бета- и гамма-распадах и в делении ядер. Бета-ЯМР спектроскопия, эффект Мессбауэра, возмущенные угловые корреляции фотонов. Блок-схемы установок.
  2. Бета-ЯМР спектрометр. Несохранение четности в бета-распаде. Радиационный захват нейтрона. Физические основы работы поляризатора нейтронов и спин-флиппера. Транспортировка поляризованных нейтронов, адиабатическая теорема.
  3. Сверхтонкие взаимодействия. Теорема Вигнера-Эккарта и сферические тензоры. Магнитные сверхтонкие взаимодействия. Электрическое квадрупольное взаимодействие. Химические сдвиги в ЯМР и в эффекте Мессбауэра.
  4. Элементы спиновой динамики. Квантовая механика и матрица плотности. Квантовое и классическое уравнения Лиувилля. Проекционная техника Накаджима-Цванцига. Матрица частот и ядро памяти. Марковский предел для кинетических уравнений.
  5. Обращение эволюции спиновых систем. Эхо Хана. Эхо Уо.
  6. Теория формы линии ЯМР Андерсона-Вейсса-Кубо. Границы применимости кинетических уравнений. Усреднение быстро осциллирующих взаимодействий. Синтез квантово-механической и квантовостатистической теорий возмущений. Резонанс на комбинационных частотах. Понятие о динамической поляризации ядер.
  7. Нейтронная физика. Классификация нейтронов, методы монохроматизации. Низкоэнергетическое рассеяние и псевдо-потенциал Ферми. Когерентное и некогерентное рассеяние. Ультрахолодные нейтроны, твердотельные ловушки, магнитные ловушки. Нейтронные волны в кристаллах. Уравнения теории многократного рассеяния. Столик Дарвина. Границы для экспоненциального закона выбывания частиц из пучка.
  8. Гамма-излучение и эффект Мессбауэра. Квантование сво-бодного электромагнитного поля. Ядра как двухуровневые системы. Взаимодействие поля с ядрами. Матричные элементы ядерных гамма-переходов и единицы Вайскопфа. Интеграл движения в приближении вращающейся волны. Уравнение Шредингера. Исключение динамики поля. Решение для ядерных амплитуд в пренебрежении перерассеянием фотонов. Границы для экспоненциального закона распада. Фактор Дебая-Валлера.
  9. Основные ядерные модели. Дейтон. Ферми-газовая модель ядра. Зарядовая асимметрия ядер в этой модели. Осцилля-ции в капельной модели. Вращения ядер и сверхтекучая мо-дель ядра.
  10. Взаимодействие нуклонов и трудности микроско-пических моделей. Оболочечная и обобщенная модели атомных ядер.
  11. Модель составного ядра Бора. Оценки ширин нейтронных резонансов. Испарение частиц. Формулы Брейта-Вигнера. Прямые реакции. Кулоновское возбуждение.

Литература