Aktualizováno: středa 17. říjen 2018 12:05 Zveřejněno: pondělí 7. červenec 2014 18:00 Napsal Radka Sochorová

02SF2 - Subatomová fyzika 2

Základní informace

Termín konání  
Web cvičení physics.fjfi.cvut.cz
Přednášející RNDr. Petr Chaloupka, PhD. (Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.)
Cvičící Ing. Lukáš Kramárik (lukas.kramarik@fjfi.cvut.cz)
Požadavky splnění všech domácích úkolů v řádném termínu
  nadpoloviční počet bodů ze zápočtové písemky
  vypracování a předvedení prezentací na zadané téma
Zdroje [1] Kenneth Krane - Introductory Nuclear Physics,Wiley 1987
  [2] W.S.C.Williams - Nuclear and Particle Physics, Clarendon Press,Oxford 1991
  [3] J.S.Lilley - Nuclear Physics: Principles and Applications
  [4] P.E.Hodgson,E.Gadioli,E.Gadioli-Erba - Introductory Nuclear Physics,Univ.PressOxford 1997
  [5] D. Nosek, Jádra a částice (řešené příklady), Matfyzpress, Praha, 2005.
  [6] Y.-K. Lim (Ed.), Problems and Solutions on Atomic, Nuclear and Particle Physics, World Scientific, Singapore, 2000.
  [7] Z. Janout, J. Kubašta, S. Pospíšil, Úlohy jaderné a subjaderné fyziky, Vydavatelství ČVUT, Praha, 1998.

 

Syllabus přednášek a cvičení

1. Určení poloměru atomového jádra. Formfaktor a rozložení hustoty elektrického náboje v jádře.
2. Struktura atomových jader. Hmotnost atomového jádra. Vazbové energie atomového jádra. Weizsäckerova formule. Zrcadlová jádra. Hyperjádra. Metody uvolňování energie z hmoty.
3. Orbitální impulsmoment. Spin. Skládání impulsmomentů. Magnetický dipólový moment. Hyperjemná struktura. Elektrický kvadrupólový moment. Experimentální metody určení spinu a magnetického dipólového momentu.
4. Modely atomových jader. Coulombická a odstředivá (centrifugální) bariéra. Energetické hladiny jádra. Stabilita vůči rozpadu beta.
5. Radioaktivita. Rozpadový zákon. Střední doba a poločas života radionuklidu. Postupný rozpad. Radioaktivní rovnováha. Radioaktivní řady. Určování stáří radionuklidovou metodou. Výroba radioizotopů.
6. Typy radioaktivních přeměn. Izomerní jádra. Kinematika rozpadů. Energetické podmínky a výběrová pravidla rozpadů. Geigerovo-Nuttalovo pravidlo. Mössbauerův jev. Statistika náhodných jevů.
7. Jaderné reakce. Kinematika. Diagram hybností. Důležité typy jaderných reakcí.
 
 

Približný plán cvičení

Zadání příkladů pro cvičení je ZDE. Na každém cvičení předvedou studenti řešení příkladů ostatním dle rozdělení příkladů.

1. cvičení

Příklady - Rozměry jader a nukleonů, složení jádra (Kapitola 1.1)
2. cvičení Příklady - Rozměry jader a nukleonů, složení jádra (Kapitola 1.1)
Příklady - Hmotnost a energie jader (Kapitola 1.2)

3. cvičení

Příklady - Hmotnost a energie jader (Kapitola 1.2)
Příklady - Spin jádra (Kapitola 1.3)
4. cvičení Příklady - Elektrické momenty (Kapitola 1.4)
Příklady - Magnetické vlastnosti jader (Kapitola 1.5)
5. cvičení Příklady - Kapkový model (Kapitola 2.1)
6. cvičení Příklady - Model Fermi-Diracova plynu (Kapitola 2.2)
Příklady - Slupkový model (Kapitola 2.2)
7. cvičení Příklady - Radioaktivita (Kapitola 3.1)
8. cvičení Příklady - Radioaktivita (Kapitola 3.1)
9. cvičení Příklady - α rozpad (Kapitola 3.2)
Příklady - β rozpad (Kapitola 3.3)
10. cvičení Příklady - γ rozpad (Kapitola 3.4)
Příklady - Jaderné reakce - kinematika (Kapitola 4.1)
11. cvičení Příklady - Jaderné reakce - kinematika (Kapitola 4.2)
12. cvičení Příklady - Přímé reakce (Kapitola 4.2)
Příklady - Reakce přes složené jádro (Kapitola 4.3)
zápočtový týden

Na semináři s ostatními studenty předvedete princip fungování Vámi vybraného experimentu nebo aplikace jaderné fyziky. Předpokládá se prezentace v délce cca 10-15minut, v které shrnete detaily a popis experimentu nebo přístroje, příslušné výpočty a výsledné grafy. Součástí Vaší prezentace budou i dotazy přihlížejících; promyslete si proto pořádně celý princip! Seznam možných experimentů a aplikací jaderné fyziky je zde - prezentace. Výběr nahlašte cvičícímu co nejdříve, vybírá se systémem Kdo dřív přijde..

 

Zápočet

Pro nárok na zápočet musí student prezentovat všech naplánovaných příkladů dle priebežne aktualizovaného rozdělení příkladů. Dále musí student předvézt prezentaci dle vybraného tématu. Dále musí napsat zápočtovou písemku na minimálně poloviční počet bodů. Příklady v písemce jsou vybírány z příkladů řešených na hodině. Student, který neodevzdal příklady nemůže jít na zápočtovou písemku. Každý student může přijít na dva libovolné termíny zápočtové písemky. 

 

Podrobné informácie k zameňovaniu príkladov v prípade absencií

- každý príklad bude vypočítaný a postup predvedený študentmi na cvičeniach, podľa rozdelenia príkladov
- týmto rozdelením je zároveň zafixovaný počet príkladov, ktoré musí študent spočítať (6-7 na celý semester)

- ak študent dopredu vie, že bude na hodine neprítomný, vymení si príklad, ktorý by mal byť počítaný na danej hodine, s iným študentom, ktorý príde na danú hodinu - od tohto momentu je platné rozdelenie príkladov po výmene
- výmena sa nahlasuje naraz, tj. presné čísla príkladov a mená študentov.

- v prípade nečakanej absencie na hodine, na ktorej mal študent predviesť príklad na tabuľu, príklad predvedie na nasledujúcej hodine
- príklady, ktoré neboli predvedené kvôli nečakanej absencií na cvičeniach o viac ako 2 cvičenia "dozadu", budú spočítané na poslednom, "bonusovom" cvičení.
- študent nesmie mať viac ako 3 nahromadené príklady, ktoré mali byť predvedené, ale boli posunuté kvôli nečakanej absencií. Po prekročení tohto limitu stráca nárok na zápočet. Ak vezmeme v úvahu, že študent predvádza príklad každú druhú hodinu, znamenalo by to, že študent má 7 nečakaných absencií PO SEBE, bez toho, aby si príklady s niekým zamenil.
- dajú sa zamieňať aj príklady z nečakaných absencií


- na každej hodine sa spočíta 8-11 príkladov, počítajú sa v poradí v rozdelení príkladov - podľa toho si študenti nachystajú príklady
- v prípade extrémnych nečakaných absencií sa môže stať, že by jeden študent (ktorý príde na hodinu) musel predvádzať viacero príkladov. Avšak študent musí mať prichystané maximálne dva príklady, aj to len v prípade, ak nie sú od seba vzdialené viac ako jednu kapitolu.

 

 

Užitečné odkazy

1.
a) Důležité konstanty (výňatek z PDG 2008)
b) Téměř všechny důležité konstanty (NIST 2008)
c) Základní vlatnosti interakcí a zákony zachování: 1, 2
2. Particle Data Group, LBNL
3. National Nuclear Data Center, LBNL- největší archiv vlastností radioaktivních jader a jejich rozpadů
4. Tabulka vlastností jader jednotlivých nuklidů- relativní atomové hmotnosti všech známých jader
5. Nuclear Wallet Cards - Tabulka vlastností jader v kompaktní formě