Wstęp do fizyki jądrowej 1100-WFJ
Na materiał składa się szereg działów:
I.1 Jądro atomowe i jego własności
I.2 Modele jądrowe: model kroplowy, gaz Fermiego, model powłokowy
I.3 Przemiany promieniotwórcze
I.4 Oddziaływanie promieniowania jonizującego z materią i jego detekcja
II Rozproszenia i reakcje jądrowe
Zagadnienia rozważane są w ujęciu nierelatywistycznym.
II.1. Opis klasyczny
- Podstawowe zależności kinematyczne. Bilans energetyczny. Ciepło reakcji.
- Przekrój czynny: całkowity i różniczkowy. Funkcja odchylenia.
Przekrój czynny dla rozpraszania 2 kul.
- Rozpraszanie w polu kulombowskim:
Funkcja odchylenia, różniczkowy przekrój czynny, najmniejsza odległość, trajektoria graniczna, kąt grazing,
bariera Coulombowska, graniczny moment pędu.
- Parametr Sommerfelda.
- Przekrój czynny na reakcję. Model silnej absorpcji.
- Warsztaty: strata energii na skutek jonizacji
II.2. Opis kwantowy
- Metoda fal parcjalnych: rozpraszanie na potencjale centralnym.
Rozkład funkcji falowej na fale parcjalne, wzór Bauera
Przekrój czynny na rozpraszanie i reakcję. Wykres Arganda
Rozpraszanie w fali s:
- Przybliżenie Borna. Amplituda rozpraszania.
Potencjał centralny
Przekrój czynny na rozpraszanie na potencjale Coulomba
Przekrój czynny na rozpraszanie na kulistej studni potencjału
Rozkład przestrzenny jądra atomowego
- Prawo równowagi szczegółowej
- Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera (dla jąder atomowych)
- Obszar rezonansowy – przekroje czynne na rozproszenia i reakcje
- Przemiana ciecz/gaz w oparciu o model “gazu” Fermiego
- Klasyfikacja reakcji jądrowych
Kierunek podstawowy MISMaP
Koordynatorzy przedmiotu
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Efekty uczenia się
Wiedza:
1. Zna podstawowe wielkości fizyczne opisujące jądra atomowe
2. Zna pojęcie najważniejszych modeli jądrowych
3. Posiadł wiedzę o wszystkich typach promieniotwórczości i metodach ich opisu teoretycznego.
4. Zna podstawowe zagadnienia dotyczące oddziaływania promieniowania z materią oraz jego detekcją
5. Zna podstawy klasycznej, nierelatywistycznej kinematyki zderzeń jądrowych
5b. W jej ramach, zna podstawowe zależności dotyczące rozpraszania kulombowskiego dwóch jąder,
5c. Zna przekrój czynny na reakcję w modelu ostrego obcięcia.
6. Zna sposób szacowania straty energii jąder ze względu na jonizację
7. Zna ujęcie kwantowe rozpraszania i reakcji jądrowych w ramach modelu fal parcjalnych
7b. zna model rezonansowy rozpraszania i reakcji dla fali s
8. Zna ujęcie kwantowe w ramach przybliżenia Borna
8b. Zna prawo równowagi szczegółowej
9. Zna zagadnienie przemiany ciecz/gaz w oparciu o model Fermiego
10. Zna klasyfikację reakcji jądrowych
Umiejętności:
1. Potrafi zastosować odpowiedni model do opisu konkretnych jąder
2. Potrafi rozpoznać charakter jąder w oparciu o stany wzbudzone jądra
3. Potrafi rozważyć kinematykę zderzeń jądrowych w ujęciu nierelatywistycznym, klasycznym
4. Potrafi rozważyć rozpraszanie kulombowskie w istotnych zmiennych modelowych
5. Potrafi połączyć podstawy kwantowego modelu rozproszeń i reakcji z odpowiednim przekrojem czynnym
6. Potrafi zastosować przybliżenie Borna do odpowiednich przekrojów czynnych
7. Potrafi oszacować fazę ciekłą lub gazową w zderzeniu jądrowym
8. Potrafi sklasyfikować reakcje jądrowe
Kompetencje społeczne:
1. Przeszukuje literaturę naukową w celu zgłębienia postawionego tematu z dziedziny
2. Prowadzi dyskusje naukowe, krytycznie ocenia napotkane informacje z zakresu fizyki jądrowej
3. Jest gotów do oceny roli zjawisk z zakresu fizyki jądrowej w energetyce, przemyśle i medycynie
Kryteria oceniania
Warunki konieczne, bez których przedmiot nie zostanie zaliczony:
- Na I części przedmiotu: max 1 nb nieuspr. (nie ma możliwości poprawki)
+ przynajmniej 50% punktów ze sprawdzianu, który odbędzie się na ostatnich zajęciach części pierwszej
- Na II części przedmiotu:
- Otrzymanie przynajmniej 45% z każdego z kolokwiów oddzielnie.
- Otrzymanie przynajmniej 50% z całej punktacji dot. II części (wliczając ew. punkty “karne” za nb. nieuspr.)
Punktacja na części II :
- 1. Kolokwium: daje 50 pkt / 100
- 2. Kolokwium: daje 50 pkt / 100
- Obecności: 2 nb nieusprawiedliwione = bezkosztowo. Każda dodatkowa nb nuspr. = odjęcie 6 pkt.
W przypadkach niejasności, prosimy o kontakt.
Nie wolno kontaktować się z AI ani stosować przeglądarki do zapytań. Nie jest dozwolone nieetyczne uzyskiwanie zaliczeń. Przekroczenia skutkują potrąceniem punktów, a w poważniejszych przypadkach - ich kasacją lub zgłoszeniem Władzom Dziekańskim.
Skala ocen [ % ] . Tylko II część brana jest pod uwagę przy wystawianiu oceny. Punkty pomiędzy przedziałami będą zaokrąglane.
[97 – … ] 5!
[91 – 96 ] 5
[83 – 90] 4+
[75 – 82 ] 4
[63 – 74] 3+
[50 – 62]
[ < 50 ] 2
Literatura
- A. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego
- E. Skrzypczak i Z. Szefliński, Fizyka Jądra Atomowego i Cząstek Elementarnych,
- T. Mayer-Kuckuk, “Fizyka Jądrowa”