Введение в физику атомного ядра

4-й курс, 7-й семестр

  1. Открытие атомных ядер. Опыт Резерфорда. Открытие нейтрона. Основные характеристики ядер и методы их определения. Роль банков ядерных данных.
    Классические и квантовые характеристики ядер. Энергия связи ядра и удельные энергии связи. Расчеты ядерных характеристик с помощью «избытков» масс /“Mass Excesses”, Δ(A,Z)/
    Модели атомных ядер как методы интерпретации экспериментальных данных о ядрах. Проблемы построения единой теории ядра.
  2. Удельные энергии связи ядер как функции числа нуклонов А. . Основные особенности распределения.
    Описание зависимости энергии связи от числа нуклонов на основе модели заряженной капли. Роль поверхности в жидкости и в ядре.
    «Магические» ядра. Энергии отделения нуклонов и кластеров от ядра.
  3. Дискретные спектры ядер. Основы одночастичной модели оболочек. Гипотеза среднего поля. «Самосогласованный» потенциал. Решение уравнение Шредингера в потенциале трехмерного гармонического осциллятора. Спины и четности ядер в основном и низших возбужденных состояниях. Необходимость учета спин-орбитального взаимодействия нуклонов. Законы сохранения и «хорошие» квантовые числа.
  4. Спин-орбитальное расщепление уровней. Волновые функции нуклонов в потенциалах с учетом и без учета спин-орбитального взаимодействия.. Коэффициенты векторного сложения. Сравнение результатов ОМО и экспериментальных данных. Роль остаточных взаимодействий в модельных расчетах. Многочастичная модель оболочек (ММО).
  5. Силы спаривания . Их проявления в характеристиках ядер в основных и возбужденных состояниях. Влияние деформации ядер на оболочечную структуру. Спины и четности деформированных ядер.
  6. Электромагнитные моменты ядер. Магнитные моменты легких ядер в ОМО и экспериментальные данные. Квадрупольные моменты ядер. Проблема экспериментального определения квадрупольных моментов. Теорема Вигнера-Эккарта.
    Изоспин и проекция изоспина. Определение изоспина ядерных уровней из сравнительного анализа ядерных реакций.
  7. Модель Ферми-газа. Энергия Ферми для легких и тяжелых ядер. Импульс Ферми и его экспериментальная оценка. Оценка импульса Ферми из спектров квазиупругого рассеяния электронов на ядрах.
  8. Теоретическое исследование ядер в модели оболочек с потенциалом конечной глубины. Решения уравнения Шредингера с потенциалом Саксона-Вудса. Сжатие расстояний между уровнями в потенциальной яме конечной глубины. Оценка «константы» спин-орбитального взаимодействия в легких и тяжелых ядрах.
  9. Коллективные колебания ядерной поверхности. Фононы. Решение уравнения Шредингера для коллективных колебаний. Жесткость ядер. Спектры коллективных колебаний. Отсутствие двухфононных состояний с квантовыми числами 1+ и 3+.
  10. Среднеквадратичные деформации ядер. Метод оценки среднеквадратичных деформаций. Оценка жесткости и поверхностного натяжения четно-четных ядер. Корреляция этих характеристик с зарядовыми радиусами. Оценка радиусов ядер в возбужденных состояниях. Квадрупольные моменты ядер в модели коллективных колебаний.
  11. Вращательные степени свободы ядра. Выделение спектров вращения из суммарного спектра на примере Hf-180. Оценка моментов инерции ядер по характеристикам вращательного спектра и по модели твердого ротатора. Проявление сверхтекучести во вращательных спектрах. Бекбендинг.
  12. Спонтанные распады ядер и частиц. Дискретные и непрерывные спектры. Правила отбора.
    α-распад; роль кулоновского и центробежного барьеров.
    β-распад. Энергетические условия распадов. «Разрешенные» и «запрещенные» β-переходы. «Классическая» оценка орбитального момента электрона в распаде.
  13. γ –переходы в ядрах. Классификация переходов. Связь вероятности γ –перехода с моментом излучаемого кванта. Изомерные переходы.
    Ширина уровня спектра и оценка энергии отдачи при излучении γ-кванта.”Восстановление” резонансного поглощения γ-излучения методом Мессбауэра.
  14. Ядерные реакции. Оценка «ядерного времени» и классификация реакций. Спектры реакций «подхвата» и «срыва». Спектроскопические факторы реакций подхвата как отражение особенностей оболочечной структуры.
    Реакции через составное ядро и “равновесный” распад.
    Оценка времени протекания реакции по спектру.
  15. Ядерные реакции с нейтронами. Эксперимент Ферми. Реакции активации. Зависимость сечений от энергии нейтрона на примере (n,γ) реакций. Тепловые нейтроны. Реакции деления (n,f). Цепная реакция.
  16. Нуклон-нуклонные взаимодействия. Обменные силы. Феноменологические потенциалы. Роль виртуальных мезонов. Спектры гиперядер.

Лектор: профессор Н.Г. Гончарова

Материалы в Интернете