Введение в физику атомного ядра
4-й курс, 7-й семестр
- 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.
- 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.
- 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.
- 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).
- Силы спаривания . Их проявления в характеристиках ядер в основных и
возбужденных состояниях. Влияние деформации ядер на оболочечную структуру.
Спины и четности деформированных ядер.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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+.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Нуклон-нуклонные взаимодействия. Обменные силы. Феноменологические
потенциалы. Роль виртуальных мезонов. Спектры гиперядер.
Лектор: профессор Н.Г. Гончарова
Материалы в Интернете