Структура атомного ядра и ядерные реакции

(Р.М.Джилкибаев)
Введение
Первоначальные сведения об атомном ядре. Связь ядерной физики с другими дисциплинами.
Шкала энергий и расстояний. Модели в физике ядра. Классификация систем многих тел.
    Ядерные силы
  1. Фундаментальные взаимодействия. Радиусы и интенсивности различных видов взаимодействия. Примитивная мезонная теория.
  2. Принципы симметрии в физике атомного ядра. Инвариантность относительно вращения. Четность. Обращение времени. Зарядовое сопряжение. СРТ-теорема.
  3. Зарядовая независимость ядерного взаимодействия. Изотопический спин. Аналоговые состояния атомных ядер. Приближение зарядовой независимости ядерного гамильтониана. Формализм изоспина. Изоспиновые состояния двухнуклонной и пион-нуклонной систем. G-четность.
  4. Ядерные силы. Нуклон-нуклонное взаимодействие. Зависимость сильного взаимодействия от состояния нуклон-нуклонной системы. Обменные силы. Проблема насыщения ядерных сил. Элементарная теория дейтрона. Феноменологические нуклон-нуклонные потенциалы. Эффективное взаимодействие в ядерном веществе.
  5. Основные свойства атомных ядер.
    • 5.1. Составляющие атомного ядра. Электрический заряд и барионное число. Спин ядра.
    • 5.2. Размеры ядер. Экспериментальные методы определения размеров ядер.
    • 5.3. Масса ядер и нуклонов. Энергия связи ядра относительно разделения на составляющие. Энергия отделения одного нуклона.
  6. Модели ядер.
    • 6.1. Основное представвление о методе вторичного квантования. Пространственные корреляционные функции системы многих тел. Частично-дырочное представление при описании свойств системы ферми-частиц.
    • 6.2. Метод Хартри-Фока. Приближение среднего поля. Матрица плотности. Функция распределения Вигнера. Приближение локальной плотности.
    • 6.3. Модель независимых частиц. Ядерные оболочки, магические числа нуклонов. Средний ядерный потенциал. Феноменологические модели. Спин-орбитальная компонента среднего потенциала. Последовательность одночастичных уровней. Аксиально-симметричные ядра. Модель Нильссона.Четность ядерных уровней и магнитные моменты ядер на основе оболочечной модели. Гиперядра.
    • 6.4. Модель ферми-газа. Остаточное взаимодействие между нуклонами в ядре. Движение независимых пар нуклонов. Уравнение Бете-Голдстоуна. Основные представления теории Ферми-жидкости Ландау нормальных ферми-систем. Квазичастичное описание спектров возбуждения атомных ядер. Спаривание нуклонов в ядрах. Когерентное остаточное взаимодействие между нуклонами. Сверхтекучесть ядерного вещества. U-V реобразование Боголюбова. Спектр квазичастичных возбуждений.
    • 6.5. Коллективные степени свободы атомного ядра. Модель жидкой капли (гидродинамическая модель атомного ядра). Обобщенная модель (квазимолекулярная модель ядра). Вибрационный спектр возбуждения атомных ядер. Ротационные спектры атомных ядер. Квадрупольный осциллятор. Моменты инерции ядер.
  7. Статистический подход к описанию свойств атомных ядер.
    • 7.1. Плотность уровней возбуждения атомного ядра. Модель ферми-газа.
    • 7.2. Термодинамика тяжелых ядер. Температура ядерного вещества. Составное ядро. Приближение к равновесному состоянию. Предравновесные процессы.
    • 7.3. Уравнение состояния ядерного вещества. Фазовые переходы в атомных ядрах и ядерной материи; переход из свертекучего состояния в нормальное в быстровращающихся ядрах, переход жидкость-газ и переход адронный газ-кварк-глюонная плазма. Ненуклонные степени свободы ядра. Ядерное вещество в экстремальных условиях. Связь с задачами астрофизики и космологии.

    Ядерные реакции

  8. Постановка задачи о рассеянии частиц. Упругое и неупругое рассеяние, ядерные реакции. Фазовый объем системы n частиц. Кинематика ядерных реакций. Законы сохранения при ядерных процессах. Поперечное сечение взаимодействия. Полное и дифференциальное (по углу и энергии) сечение рассеяния. Преобразование сечений при переходе от лабораторной системы отсчета к системе центра масс.
  9. Рассеяние частиц силовым центром.
    • 9.1. Центрально-симметричный потенциал. Асимптотика волновой функции. Т-матрица рассеяния и амплитуда рассеяния. Связь этих величин с поперечным сечением. Уравнение Липпмана-Швингера. Функция Грина задачи рассеяния. Интегральное представление амплитуды рассеяния.
    • 9.2. Парциальные амплитуды рассеяния. Фазы рассеяния; фазовый анализ экспериментальных данных по рассеянию частиц.
    • 9.3. Экспериментальные методы нахождения амплитуды рассеяния. Интерференция кулоновского и ядерного взаимодействий.
  10. S-матрица.
    • 10.1. Выражение S-матрицы через фазы рассеяния и амплитуду рассеяния. Условие унитарности и оптическая теорема. Теорема взаимности и принцип детального баланса.
    • 10.2. Борновское приближение, область применимости. Квазиклассический случай. Рассеяние быстрых частиц на малые углы.
    • 10.3. Рассеяние в кулоновском поле. Формула Резерфорда. Оптическая теорема для заряженных частиц.
  11. Рассеяние медленных частиц. Резонансное рассеяние при малых энергиях. Особенности в зависимости сечения от энергии вблизи порога реакций. Резонанс на квазидискретном уровне. Потенциальное и резонансное рассеяние. Интерференция обоих видов рассеяния.
    • 12.1. Неупругие столкновения адронов со сложными ядрами. Каналы реакций. Упругое рассеяние частиц при наличии неупругих процессов. Метод прекционных операторов. Оптический потенциал. Феноменологическая оптическая модель. Влияние кулоновского взаимодействия. Фазово-эквивалентные потенциалы.
    • 12.2. Рассеяние на двух потенциалах. Метод искаженных волн и взаимодействие в конечном состоянии. Диаграммный метод в теории прямых реакций.
  12. Основы теории многократного рассеяния на составных мишенях.
    • 13.1. Микроскопическая оптическая модель. Импульсное приближение.
    • 13.2. Средняя длина свободного пробега нуклона в ядерном веществе.
  13. Дифракционные взаимодействия быстрых адронов и ядер с ядрами. Модель Глаубера-Ситенко. Метод внутреядерного каскада. Уравнение Больцмана. Эйкональное приближение в рамках оптической модели с микроскопическим оптическим потенциалом.
    • 15.1. Ядерные реакции, протекающие через стадию составного ядра, и прямые процессы. Резонансные реакции. Формула Брейта-Вигнера для сечений резонансных реакций. Неупругие процессы с участием медленных частиц. Закон " 1/v " для сечения таких процессов. Средние сечения резонансных реакций. Промежуточные структуры и входные состояния. Испарительные и предравновесные ядерные процессы.
    • 15.2. Интерференционные корреляции тождественных частиц. Испарение нейтронов высоковозбужденными ядрами. Пионная интерферометрия.
    • 15.3. Некоторые ядерные реакции, представляющие интерес для астрофизики.
  14. Нарушение Фундаментальных симметрий в ядерных реакциях.
  15. Представлениее об описании мезон-ядерных взаимодействий в рамках квантовой теории многих тел. Дельта-изобара в ядре. Мезонные токи. Метод функций Грина в задачах ядерной физики. Элементы диаграммной техники.
  16. Рассеяние адронов на малонуклонных системах.
  17. Спин-орбитальное взаимодействие налетающих нуклонов с ядром-мишенью. Поляризационные явления в ядерных процессах. Спиновая матрица плотности.
  18. Исследование структуры ядер с помощью рассеяния электронов. Рассеяние нейтрино на ядрах.
  19. Фотоядерные реакции. Возбуждение гигантского дипольного резонанса. Расщепление быстрых дейтронов в кулоновском поле тяжелых ядер. Реакции выбивания нуклонов из ядер под действием гамма-квантов, электронов и адронов.
  20. Инклюзивные реакции. Столкновения с перераспределением частиц. Реакции переразрядки пионов и нуклонов. Функция отклика ядра на внешнее возмущение.
  21. Исследования на пучках нестабильных ядер. Изучение нейтронно-избыточных ядер.
  22. Ядро-ядерные взаимодействия при промежуточных и высоких энергиях. Эмиссия легких частиц в реакциях с тяжелыми ионами. Реакция развала. Явление коалесценции в реакциях с тяжелыми ионами. Обнаружение кварк-глюонной плазмы при столкновениях тяжелых релятивистских ядер. Подпороговое рождение частиц.
  23. Взаимодействие нестабильных частиц с ядрами. Барионные резонансы в ядерном веществе. Взаимодействие антинуклонов с ядрами. Адронные атомы.
  24. Основы релятивистской ядерной физики.

WWW.INR.RU 2001 © webmasters