Физический факультет МГУ им.
М.В.Ломоносова
Кафедра общей ядерной физики
Физика ядра и частиц
(общефакультетский курс)
профессор Б.С.Ишханов, профессор И.М.Капитонов
6 семестр, 32 часов
- Введение
- Основные этапы развития физики атомного ядра и
частиц. Масштабы явлений микромира.
- Свойства атомных ядер
- Опыт Резерфорда. Размеры ядер. Ядро как
совокупность протонов и нейтронов.
Распределение заряда в ядре. Масса и энергия
связи ядра. Стабильные и радиоактивные ядра.
Квантовые характеристики ядерных состояний.
Спин ядра. Статистические мультипольные моменты
ядер.
- Радиоактивность
- Закон радиоактивного распада. Статистический
характер распада. Радиоактивные семейства.
Искуственная радиоактивность. Виды распада.
- распад. Тунельный эффект.
Зависимость периода -распада
от энергии -частиц. 
- распад.
Экспериментальное докозательство существования
нейтрино. Разрешенные и запрещенные - переходы.
Несохранение четности в - распаде. 
- излучение ядер. Электрические и
магнитные переходы. Ядерная изомерия. Внутренняя
конверсия. Эффект Месбауэра.
- Нуклон - нуклонное взаимодействие и
свойства ядерных сил
- Система двух нуклонов. Дейтрон - связанное
состояние в n-p системе. Тензорный характер
ядерных сил. Зарядовая независимость ядерных
сил. Изоспин. обменный характер ядерных сил.
Мезонная теория нуклон-нуклонного
взаимодействия.
- Модели атомных ядер
- Микроскопические и коллективные модели. Модель
Ферми-газа. Физическое обоснование оболочечной
модели. Потенциал среднего ядерного поля.
Спин-орбитальное взаимодействие. Одночастичые
состояния в ядерном потенциале. Коллективные
свойства ядер. Модель жидкой капли.
Полуэмпирическая формула энергии связи ядра.
Деформация ядер. Колебательные и вращательные
состояния ядер. Обобщенная модель ядра.
- Ядерные реакции
- Методы изучения ядерных реакций. Детекторы
частиц. Принципы работы ускорителей. Сечения
реакций. Каналы реакций. Законы сохранения в
ядерных реакциях. Кинематика ядерных реакций.
Механизмы ядерных реакций. Модель составного
ядра. Резонансные ядерные реакции. Формула
Брейта - Вигнера. Прямые ядерные реакции.
Оптическая модель ядра. Взаимодействие фотонов и
электорнов с ядрами. Деление ядер. Деление
изотопов урана нейтронами. Цепная реакция
деления. Ядерные взрывы. Ядерные реакторы.
Реакции синтеза легких ядер. Термоядерная
энергия. Трансурановые элементы. Сверхтяжелые
ядра.
- Взаимодействие ядерного излучения с
веществом
- Взаимодействие заряженных частиц со средой.
Потери энергии на ионизацию и возбуждение
атомов. Пробеги заряженных частиц.
Взаимодействие нейтронов с веществом.
Замедление нейтронов. Прохождение -излучения через
вещество. Биологическое действие излучения и
защита от него.
- Частицы и взаимодействия
- Четыре типа фундаментальных взаимодействия.
Константы и радиусы взаимодействия. Принципы
описания взаимодействия частиц в квантовой
теории поля. Переносчики взаимодействия. Понятие
о диаграммах Фейнмана. Основные характеристики
частиц. Классификация частиц. Калибровочные
бозоны, лептоны и адроны. Фундаментальные
частицы. Квантовые числа частиц и законы
сохранения. Античастицы. Возбужденные состояния
адронов. Резонансы.
- Эксперимены в физике высоких энергий
- Экспериментальные методы в физике высоких
энергий. Ускорители. Встречные пучки. Пучки
вторичных частиц. Детекторы. Реакции с частицами.
Взаимодействия и распады частиц.
- Электромагнитные взаимодействия
- Основные свойства электромагнитного
взаимодействия. Испускание и поглощение фотонов.
Электромагнитное рассеяние лептонов.
Взаимодейтсвие фотонов с адронами. Вектрные
мезоны. Упругое рассеяние электронов Формула
Мотта. Формфакторы нуклонов и частиц.
- Сильные взаимодействия
- Классификация адронов. Барионы и мезоны.
Супермультиплеты адронов. Странность и другие
адронные квантовые числа. Адронные свойства
фотона. Глубоконеупругие процессы. Кварки.
Глюоны. Кварковая модель адронов. Тяжелые кварки
c, b, t. Цвет кварков и глюонов. Потенциал сильного
взаимодействия. Асимптотическая свобода и
невылетание кварков (конфайнмент).
- Слабые взаимодействия
- Основные характеристики слабого
взаимодействия. Распады мюона и
- лептона. Лептоны и лептонные квантовые
числа. Промежуточные бозоны W+, W-, Z.
Законы сохранения в слабых взаимодействиях.
Слабые распады лептонов и кварков. Нейтрино и
антинейтрино. Взаимодействие нейтрино с
веществом. Масса нейтрино.
- Дискретные симметрии
- Симметрии и законы сохранения.
Пространственная инверсия. Зарядовое
сопряжение. Обращение времени. Несохранение
пространственной и зарядовой четности в слабых
взаимодействиях. CPT - инвариантность.
Экспериментальная проверка инвариантности
различных типов фундаментальных взаимодействий.
CP - преобразование. K0 - мезоны. Нарушение CP-
симметрии в распаде K0 - мезонов.
- Объединение взаимодействий
- Экранировка заряда в квантовой
электродинамике. Зависимость констант
взаимодействия от переданного импульса.
Объединение электромагнитных и слабых
взаимодействий Великое объединение. Поиск
нестабильности протона.
- Современные астрофизические представления
- Эволюция и состав Вселенной. Реликтовое
излучение. Космологичесий нуклеосинтез в
горячей Вселенной. Нуклеосинтез в звездах.
Распространенность химических элементов.
Нейтринная астрономия. Сверхновые. Нейтронные
звезды. Черные дыры. Космические лучи.
Ускорители
профессор В.К.Гришин
6 семестр, 32 часа
Ускорители заряженных частиц в
фундаментальных и прикладных исследованиях.
Роль ускорителей в физике ядра и элементарных
частиц. Краткая история развития ускорительных
систем и сопутствующих технологий.
Принципы ускорения заряженных частиц.
Высоковольтное ускорение. Индукционное
ускорение. Резонансное ускорение.
Стабильность ускорительных циклов. Продольная
устойчивость. Автофазировка. Линейные и
циклические системы. Основные качественные
представления. Область фазовой устойчивости,
сепаратрисса. Динамика фазовых характеристик в
процессе ускорения частиц.
Поперечная устойчивость частиц. Способы
поперечной фокусировки, элементы фокусирующих
систем в различных ускорителях. Аксептанс.
Эмиттанс пучка. Периодические и дискретные
фокусирующие системы. Матричное описание.
Области устойчивости. Влияние возмущений.
Затухание поперечных колебаний при ускорении
частиц.
Классификация и основные типы ускорителей и их
особенности. Линейные и циклические системы.
Основные требования, предъявляемые к
параметрам ускоренных пучков ядерных
исследованиях. Оценки предельных токов
ускоренных частиц, используемых в различных
ядерных реакциях. Непрерывные и импульсные
режимы.
Современные тенденции в развитии ускорителей.
Особенности ускорителей нового поколения.
Электронные ускорители непрерывного действия,
их использование в электро- и фотоядерных
исследованиях. Рециркуляторы, проект CEBAF.
Эксперименты на встречных пучках, требования к
параметрам взаимодействующих пучков. Накопители
и коллайдеры. Особенности накопителей легких и
тяжелых частиц.
Электронные коллайдеры. Параметры действующих
установок. Экспериментальные исследования по
физики элементарных частиц. Электронные
накопители как источник синхротронного
излучения.
Протонные накопители. Методы охлаждения
накопленных пучков. Последние достижения в
экспериментальной физике элементарных частиц.
Накопители тяжелых ионов.
Мезонные и каонные фабрики. Линейные и
циклические схемы.
Новые методы ускорения. Основные идеи и
современное состояние работ по развитию новых
методов.
Ядерная физика высоких энергий
к.ф.м.н. В.И.Мокеев
7 семестр, 36 часов
В курсе рассматривается актуальное
направление современной ядерной физики:
исследования ядер на пучках ускорителей с
энергиями сотни МэВ - единицы ГэВ. Курс включает
обзор коллективных возбуждений ядер различными
частицами, изучение поведения ядерной материи на
малых расстояниях, модификации свойств
элементарных частиц в ядерной среде. Особое
внимание уделено программам исследований на
новом поколении ускорителей электронов
непрерывного действия. Курс может быть
использован как в введение в современную ядерную
физику высоких энергий.
Взаимодействие излучений с веществом
доцент В.Г.Сухаревский
7 семестр, 36 часов
Введение.
Электромагнитные взаимодействия заряженных
частиц с веществом (ионизация и возбуждение
атомов, черенковское и переходное излучения).
Формула Бете-Блоха для удельных ионизационных
потерь энергии быстрых тяжелых заряженных
частиц в неупорядоченных средах. Релятивистские
эффекты. 
-электроны.
Зависимость потерь энергии от параметров частиц
и среды. Перезарядка частиц.
Квантовая теория ионизационного торможения.
Статистика столкновений. Пробеги частиц и их
связь с энергией. Многократное рассеяние.
Ионизационное торможение многозарядных ионов
и их упругие столкновения с атомами вещества при
малых энергиях. Торможение античастиц в
веществе.
Прохождение легких заряженных частиц через
вещество. Ионизационные и радиационные потери
энергии. Радиационная длина, критическая
энергия.
Взаимодействие зараженных частиц с
монокристаллами. Каналирование. Эффект
блокировки (теней). Гамма-излучение при
каналировании.
Прохождение жесткого электромагнитного
излучения через вещество. Фотоэффект,
комптон-эффект, рождение пар и зависимость их
поперечных сечений от заряда среды и энергии
гамма-квантов.
Взаимодействие нейтронов с веществом. Сечения
различных процессов взаимодействия. Упругое и
неупругое рассеяние. Замедление нейтронов.
Основные характеристики процесса замедления
быстрых нейтронов (энергия после столкновений,
среднее удаление от источника, время замедления
до тепловых скоростей). Диффузия тепловых
нейтронов в веществе, длина диффузии.
Холодные и ультрахолодные нейтроны.
Взаимодействие ультрахолодных нейтронов с
веществом. Измерение дипольного электрического
момента нейтрона.
Взаимодействие отрицательных мюонов с
веществом. Мюонные атомы. Мюонные молекулы
водорода. Мюонный катализ ядерного синтеза
-управляемой термоядерной реакции между
изотопами водорода.
Взаимодействие излучений с веществом
д.ф.м.н. Н.Г.Чеченин
7 семестр, 36 часов
Модель свободных электронов. Теория Друде.
Теория Зоммерфельда. Зонная теория. Теорема
Блоха. Приближение слабого периодического
потенциала. Зоны Бриллюэна. Поверхность Ферми.
Приближение сильной связи. Метод Вигнера-Зейца.
МТ-потенциал. Метод присоединенных плоских волн.
Вариационный принцип. Метод гриновских функций
Корринги, Кона, Ростокера. Метод
ортогонализованных плоских волн. Метод
псевдопотенциала. Квазиклассический подход к
динамике блоховских электронов. Электронные,
дырочные и открытые орбитали. Квантование
орбиталей. Уровни Ландау. Экспериментальные
методы определения поверхности Ферми. Эффект de
Haas-van Alphen.
Квантовая теория гармонического осциллятора.
Фононы. Приближение Дебая, Эйнштейна. Плотность
электронных и фононных состояний. Особенности
ван Хова. Экспериментальные методы определения
фононного спектра. Ангармонизм.
Теплопроводность решетки. N- и U-процессы:
процессы переброса Паерлса. Электрические
свойства в модели Друде, Зоммерфельда,
блоховских электронов. Полуклассическая теория
проводимости в металлах. Неравновесная и
равновесная функции распределения электронов.
Уравнение Больцмана, интеграл столкновений.
Приближение времени релаксации. Механизмы
рассеяния электронов в металлах. Эффект Кондо.
Магнитные свойства. Формула Ланжевена для
диамагнитной восприимчивости. Парамагнетизм Ван
Флека. Ланжевенский парамагнетизм. Функции
Бриллюэна и Ланжевена. Закон Кюри. Расщепление
уровней внутрикристаллическим полем.
Замораживание орбитального углового момента.
Спиновый парамагнетизм Паули. Диамагнетизм
Ландау. Ферромагнетизм. Внутреннее магнитное
поле Вейса. Закон Кюри-Вейса. Электростатическое
природа поля Вейса. Модель Гейзенберга.
Спиново-обменное взаимодействие, обменный
интеграл. Прямой обмен, сверхобмен, косвенный
обмен. Спиновые волны, магноны. Температурная
зависимость намагниченности: закон Блоха.
Антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Ферриты.
Температура Кюри и восприимчивость
ферримагнетиков. Закон Кюри для
антиферромагнетиков. Температура Нееля.
Восприимчивость антиферромагнетиков ниже
температуры Нееля. Доменная структура.
Феромагнитные домены. Движение границ при
намагничивании, эффект Баркгаузена. Магнитная
анизотропия, направления легкого и трудного
намагничения. Наведенная, обменная,
поверхностная анизотропия. Энергия
магнитострикционной деформации. Магнитоупругая
энергия. Магнитостатическая энергия. Магнитная
энергия. Стенки Блоха. Неелевские границы.
Страйп-структуры. Циллиндрические магнитные
домены.
Механические свойства металлов. Обобщенный
закон Гука. Теоретический и экспериментальный
предел пластичности. Механизмы пластической
деформации. Скольжение дислокаций. Источники
Франка-Рида. Условия Треска и фон Мизеса
пластической деформации. Текучесть. Диаграмма
механизмов деформации в координатах
напряжение-температура. Дислокационные,
диффузионные и межзеренные механизмы текучести.
Твердость. Упрочнение. Хрупкость.
Взаимодействие ионов низких энергий с
поверхностью твёрдых тел
д.ф.-м.н В.С.Черныш.
7 семестр, 36 часов
Характеристика явлений, происходящих при
облучении твердого тела ускоренными ионами.
Краткий исторический обзор проблемы. Сведения из
теории атомных столкновений. Столкновение двух
частиц. Прицельный параметр. Угол рассеяния.
Кинематический фактор. Дифференциальное сечение
рассеяния. Виды потенциалов межатомного
взаимодействия. Краткие сведения о потерях
энергии при прохождении низкоэнергетичных ионов
через вещество и образование радиационных
дефектов. Рассеяние ионов низких энергий.
Однократное и двукратное рассеяние.
Ориентационные эффекты в рассеянии ионов
поверхностью монокристаллов. Роль неупругих
процессов в рассеянии ионов. Распыление
поверхности твердых тел под действием ионной
бомбардировки. Основные характеристики
распыления. Исследования физической природы
явления. Анизотропия пространственного
распределения распыленных частиц. Состав
продуктов распыления. Энергетическое
распределение распыленных частиц. Порог
распыления и зависимость коэффициента
распыления от энергии и типа бомбардирующих
ионов. Механизмы распыления. Фокусонный механизм
и линзовая фокусировка. Механизм
Лемана-Зигмунда. Каскадный механизм распыления.
Современная классификация механизмов
распыления. Роль каналирования в распылении.
Развитие рельефа поверхности вследствие
распыления. Кластеры. Образование газовых
пузырьков. Блистеринг и охрупщивание. Распыление
многокомпонентных материалов. Формирование
измененного слоя. Радиационно стимулированные
диффузия и сегрегация. Перемешивание. Теории
распыления. Каскадная теория распыления. Формула
Зигмунда-Томпсона. Теория Ондерделиндена.
Вторичная ионная эмиссия. Основные
закономерности вторичной ионной эмиссии.
Влияние состояния поверхности на эмиссию
вторичных ионов. Теоретическое описание
коэффициента ионизации. Эмиссия фотонов и
электронов при ионном облучении поверхности
твердых тел. Спектры ионно-фотонной эмиссии.
Механизмы эмиссии фотонов. Потенциальная и
кинетическая эмиссия вторичных электронов.
Проблемы. Перспективы развития исследований
взаимодействия ионов с веществом.
Физика сильноточных пучков
профессор В.К.Гришин
7 семестр, 36 часов
Физика пучков: почему это интересно? Новейшие
достижения в области получения ускоренных
пучков с экстремальными параметрами. Принципы
генерации сильноточных пучков электронов и
ионов.
Динамика ламинарных потоков частиц. Параметры
сильноточных пуков. Способы описания динамики
частиц. Транспортировка заряженного пучка в
вакуумной камере. Поперечное удержание частиц.
Продольное распространение заряженного пучка.
Предельный вакуумный ток. Пучок в плазменном
волноводе. Бессиловое распространение частиц.
Инжекция пучка в нейтральный газ. Зарядовая и
токовая нейтрализация пучка. Равновесная
конфигурация пучка. Макро- и микроскопическое
описание динамики частиц.
Неустойчивости быстрых пучков заряженных
частиц. Устойчивость квазистационарных потоков.
Характер пучковых неустойчивостей, типа
граничных задач. Электромагнитные волн,
связанные с возмущением плотности частиц.
Дисперсионные соотношения. Условия нарастания
возмущений. Волны положительной и отрицательной
энергий. Неустойчивости быстрых пучков в
системах с бесконечным внешним магнитным полем.
Неустойчивости быстрых пучков в системах с
конечным внешним магнитным полем. Интенсивные
пучки в циклических системах. Эффект
отрицательной массы.
Нелинейное насыщение пучковых
неустойчивостей, как нелинейные самоорганизации
взаимодействующих систем. Иерархия нелинейных
пучковых структур. Кинетическое равновесие
замагниченных пучков. Простые нелинейные волны.
Законы сохранения Предельные параметры
нелинейных структур. Уединённые и ударные волны
в пучковых структура.
Применение симметричных пучков. Генерация
электромагнитного излучения. Коллективные
методы ускорения частиц. Пучковый термоядерный
синтез. Другие физико-технические и промышленные
применения сильноточных пучков.
Модели атомных ядер
д.ф.м.н. Н.Г.Гончарова
7 семестр, 36 часов
Теория ядра как совокупность ядерных моделей.
Классификация моделей ядра. Феноменологические
модели. Микроскопические и коллективные модели.
Ядро как объект нерелятивистской квантовой
теории. Экспериментальные обоснования
оболочечной модели. Одночастичная модель
оболочек. Самосогласованный потенциал. Частица в
осцилляторном потенциале. Спин-орбитальное
взаимодействие. Состояния нуклона в потенциале
со спин-орбитальным взаимодействием.
Свойства симметрии ядерных систем .Непрерывные
и дискретные преобразования и законы сохранения.
Интегралы движения в потенциалах со сферической
и с осевой симметриями. Изоспин.
Изобараналоговые состояния (ИАС). Зависимость
ядерных сил от изоспина. Закон сохранения
изоспина, границы его действия.
Принцип Паули. Волновая функция ядра и ее
свойства. Легкие ядра с заполненными оболочками
или подоболочками. Спаривание. Ядра с одной
частицей или одной дыркой сверх замкнутой
оболочки. Спины и четности основных состояний.
Роль кулоновского взаимодействия протонов в
формировании структуры ядер. Схемы заполнения
оболочек для средних и тяжелых ядер.
Возбужденные состояния ядер в модели оболочек.
Одночастичные и многочастичные конфигурации.
"Физический вакуум" в модели оболочек и
частично-дырочные состояния. Одночастичные
состояния в несферическом потенциале. Модель
Нильссона.
Магнитные дипольные моменты ядер в
одночастичной оболочечной модели. Расчет и
сравнение с экспериментом. Оценки квадрупольных
моментов и вероятностей переходов в модели
оболочек, сравнение с экспериментальными
данными.
Многочастичная модель оболочек. Уравнение
Шредингера для системы нуклонов. Роль
остаточного взаимодействия в ядрах. Гигантские
резонансы в сечениях ядерных реакций.
Классификация резонансов. Теорема
Брауна-Болстерли. Когерентные возбуждения ядер в
многочастичной модели оболочек.
Корреляции в основном состоянии, их роль в
формировании волновых функций.
Экспериментальное доказательство наличия
корреляций: М1 резонанс в 16O 40Ca.
Приближение случайных фаз Модель Ферми-газа.
Импульс и энергия Ферми. Плотность ядерных
уровней в тяжелых ядрах. Экспериментальное
определение импульса Ферми в квазиупругом
рассеянии электронов; сопоставление с
модельными значениями.
Коллективные колебания в ядрах. Спектры
колебательных возбуждений.
"Геометрическая" модель коллективных
колебаний. Коллективные координаты.
Квадрупольные колебания поверхности ядра.
Гамильтониан коллективных колебаний. Жесткость
ядра. Однофононные и двухфононные состояния.
Правила отбора по спину.
Среднеквадратичная деформация. Квадрупольные
моменты ядра в основном и возбужденных
состояниях. Вероятности электромагнитных
переходов. Сравнение результатов коллективной и
оболочечной моделей.Модель взаимодействующих
бозонов (МВБ). Элементы теории групп и инварианты
МВБ. Низшие уровни ядер в МВБ. Связь коллективных
и микроскопических степеней свободы.
Коллективное вращательное движение.
Вращательные полосы. Спектры с К=0 и К
0 в
аксиально-симметричных ядрах. Момент инерции
ядра. Фазовые переходы во вращающихся ядрах.
Сверхтекучесть. Ираст-полоса. Неаксиальные ядра.
Эффекты динамической деформации ядер.
Взаимодействие между вращательным и внутренним
движением. Ядра в высоковозбужденных состояниях.
Модели нагретых ядер.
Нуклон-нуклонное взаимодействие при низких и
промежуточных энергиях. Феноменологические
потенциалы. Ненуклонные степени свободы в
ядерных системах. Гиперядра. Барионные резонансы
в ядрах. Мезонные токи.
Ядерные реакции с заряженными
частицами
доцент Э.И.Кэбин
7 семестр, 36 часов
Сечения реакций. Измерение сечений. Метод
парциальных волн. Фаза и амплитуда рассеяния.
Матрица рассеяния. Потенциальная модель.
Сравнение с экспериментом. Резонансы. Модель
компаунд-ядра, гипотеза независимости Бора.
Формула Брейта - Вигнера. Принцип детального
баланса. Испарительная модель Вайскопфа-Ивинга.
Угловые распределения. Модель ферми-газа.
Плотности состояний. Теория Хаузера - Фешбаха.
Полные сечения. Силовая функция. Оптическая
модель. Интерпретация оптической модели.
Феноменологические оптические потенциалы.
Глобальные параметры. Проблема неоднозначности
параметров. Прямые ядерные реакции. Угловые
распределения. Спектроскопия. Метод искаженных
волн. Нестационарное уравнение Шредингера и
интерпретация прямых и компаунд-процессов.
Открытые и закрытые состояния. Предравновесные
процессы, Экситонная модель, кинетические
уравнения. Динамика предравновесного распада.
Многоступенчатые прямые и компаунд- процессы.
Классификация моделей ядерных реакций.
Особенности реакций с тяжелыми ионами.
Формирование, эволюция и распад двойной ядерной
системы в глубоконеупругих столкновениях
сложных ядер. Интерпретация особенностей
реакций глубоконеупругих передач.
Релятивистская квантовая теория
О.И.Василенко
8 семестр, 64 часа
Симметрии. Алгебраические группы. Группы и
алгебры Ли. Группа Лоренца. Трансформационные
свойства функций поля. Классическое скалярное
поле. Лагранжев формализм. Уравнения движения.
Тензор энергии-импульса. Решения. Комплексное
скалярное поле. Поле пионов. Векторное поле.
Электромагнитное поле. Электрон-позитронное
поле. Уравнение Дирака. Билинейные формы.
Решение. Спинорное поле с нулевой массой.
Квантование гармонического осциллятора.
Квантование скалярного поля. Квантование
электромагнитного поля. Квантование спинорного
поля. Нормальное произведение. Связь спина со
статистикой. СРТ-теорема. Калибровочные поля.
Глобальные и локальные симметрии. Поля
Янга-Миллса. Спонтанное нарушение глобальной и
локальной симметрии. Представление
взаимодействия. Матрица рассеяния. Теория
возмущений. Спаривания операторов. Теоремы Вика.
Диаграммы Фейнмана. Расходимости в диаграммах.
Теория 
4.
Перенормировка массы, волновой функции и
константы связи. Ренормализационная группа.
Уравнение Каллана-Симанзика. Асимптотическое
решение ренормгруппового уравнения. Эффективная
константа связи. Стандартная модель
электрослабого взаимодействия лептонов. Теория
Ферми. Лагранжиан. Глобальная группа симметрии.
Калибровка тории. Поля Хиггса. Спонтанное
нарушение симметрии. Связь с теорией Ферми.
Включение в теорию кварков. Треугольные
аномалии. Объединение взаимодействий.
Квантование заряда. Спонтанное нарушение
симметрии в объединённой теории.
Взаимодействие излучений с веществом
д.ф.м.н. Н.Г.Чеченин
8 семестр, 32 часа
Зонная структура однородных полупроводников.
Концентрация, подвижность носителей тока и
проводимость при термодинамическом равновесии.
Свойства твердых тел в сильных электрических
полях. Гальваномагнитные и термомагнитные
явления. Неравновесные носители тока.
Равновесный и неравновесный p-n - переходы.
Плазмоны, поляритоны и поляроны. Оптические
процессы. Диэлектрики и сегнетоэлектрики.
"Поляризационная катастрофа". Теория
фазовых переходов Ландау. Пироэлектрики.
Антисегнетоэлектрики. Пьезоелектричество.
Сегнетоупругость.
Взаимодействие электронов и фотонов с
атомными ядрами
профессор И.М.Капитонов
8 семестр, 32 часа
Элементарная теория взаимодействия квантовой
системы с электромагнитным излучением.
Приложение элементарной теории к атомным ядрам.
Правило сумм для электрических дипольных
переходов. Фоторасщепление дейтрона.
Фоторасщепление сложных ядер. Гигантский
дипольный резонанс. Гигантский дипольный
резонанс и форма ядра. Современные представления
о механизме формирования и распада гигантского
дипольного резонанса. Его конфигурационное и
изоспиновое расщепление. Фоторасщепление ядер
выше гигантского дипольного резонанса. Ядерные
гигантские резонансы другой природы. Гигантский
дипольный резонанс в неядерных объектах.
Экспериментальные методы исследования ядер
фотонными пучками. Источники фотонов.
Электронные ускорители. Тормозное излучение и
принципы работы с ним. Методы монохроматизации
гамма-квантов высокой энергии. Ускорители
электронов непрерывного действия. Современные
установки. Исследование структуры атомных ядер с
помощью рассеяния электронов.
Основы квантовой химии
профессор С.И.Страхова
8 семестр, 32 часа
СТРУКТУРА ПРОСТЫХ МОЛЕКУЛ. Валентные состояния
и гибридизация. Химические связи.
Локализованные, сопряженные, нелокализованные,
водородные связи на примерах конкретных
химических соединений.
СТРУКТУРА СЛОЖНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.
Нуклеиновые кислоты. Основания. Полипептидные
цепи кислот. Белки. Принцип комплементарности.
Генетический код. Первичная, вторичная и
последующие структуры соединений.
ХИМИЯ ОДНОГО ЭЛЕМЕНТА: УГЛЕРОД. Аморфные,
дисперсные системы; молекулярные кристаллы.
Карбин. Графит. Алмаз. Сажа. Фуллерены. Фуллериты.
Эндоэдральныесоединения. Фуллериды. Фуллероиды.
Гетерофуллерены. Гетероэндоэральныефуллериты.
Наночастицы. Нанотрубки. Интеркалированные
нанотрубки. Хиральность нанотрубок.
Использование ядерных методов для синтеза
эндоэдральных соединений и изменения сорта
инкапсулированных атомов. Перспективы получения
и использования новых материалов.
ДИСКРЕТНЫЕ СПЕКТРЫ МОЛЕКУЛ. МЕТОДЫ РАСЧЕТА.
Молекулярный ион водорода. Понятие МО ЛКАО.
Описание колебательно-вращательных спектров
двухатомных молекул. Потенциал Морса.
Хюккелевское приближение МО ЛКАО для
углеводородов. Запись и решение вековых
уравнений. Примеры расчета: молекула этилена,
молекула бензола. Приближение
самосогласованного поля для описания состояний
и спектров молекул. Понятие нелокального
потенциала.
МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ С ИЗЛУЧЕНИЕМ
И ЧАСТИЦАМИ. Возбуждение, ионизация, диссоциация
молекул. Прямые и резонансные процессы; связь
теории рассеяния со спектроскопией
квазистационарных состояний атомов и молекул.
Коллективные возбуждения в ядрах,
атомах,молекулах и фуллеренах. Эффект Оже.
Автоионизация. Излучательные и безизлучательные
каналы распада. Перезарядка. Кулоновский взрыв
молекулы. Метод Электронной Спектроскопии для
Химического Анализа (ЭСХА). Метод лазерной
спектроскопии для разделения изотопов,
молекулярных смесей, растворов и пр. Опыты
Миллера. Теория эволюции и Антропный принцип
Статистические методы обработки
данных
доцент Ф.А.Живописцев
8 семестр, 32 часа
Статистика случайных величин. Распределения
случайных величин. Усечённые распределения.
Параметры распределений. Квантили. Функции
случайных величин. Числовые характеристики
нелинейных функций случайных величин.
Преобразование распределений. Наиболее
распространённые одномерные и многомерные
распределения при обработке результатов
ядерно-физического эксперимента.
Экспериментальное разрешение.
Эксперимент и достоверность измерений.
Классификация погрешностей измерения.
Доверительный интервал и доверительная
вероятность. Схема эксперимента. Выборочный
метод и задачи статистики. Выборочное
распределение. Выборочные характеристики. Метод
максимального правдоподобия. МП-оценки
параметров распределений. Доверительное
оценивание параметров распределений.
Несимметричные погрешности. Несимметрия при
измерениях из-за нелинейных преобразований и
ограничений. Примеры несимметричных
погрешностей в ядерно-физических экспериментах.
Объединение результатов однотипных измерений с
симметричными погрешностями. Метод 
2 . Среднее взвешенное результатов
измерений. Погрешность весовая. Погрешность
разброса. Непротиворечивость результатов
измерений. Уровень достоверности. Несимметрия
при сопоставлении различных измерений.
Совместная обработка групповых измерений.
Проверка гипотез. Проверочная статистика.
Критерии для простых и сложных гипотез.
Односторонние и двусторонние критерии.
Эмпирическая функция распределения. Сглаживание
экспериментальных данных. Проверка закона
распределения случайных величин. Критерии
согласия для простой и сложной гипотез. Критерий
согласия для Пуассоновского распределения.
Прверка гипотезы об однородности распределений.
Сравнение средних. Сравнение средних при бедной
статистике.
Регрессионный анализ в экспериментальной
физике. Регрессионный анализ. Метод
максимального правдоподобия. МП-оценки. Метод
наименьших квадратов. МНК-оценки. Однофакторная
линейная регрессия. Многофакторная линейная
регрессия. Проверка достоверности линейной
модели регрессии. Метод 2.
Взвешенный линейный метод наименьших квадратов
(коррелированные наблюдения). Метод нелинейной
регрессии. МНК-оценки. Метод линеаризации. Метод 2 в нелинейном случае.
Обработка сложных спектров. Регрессионный
анализ при бедной статистике. Конфлюэнтный
анализ и градуировка спектрометров. Линейная
градуировка.
Планирование эксперимента. Оптимальное
распределение времени наблюдений. Измерение
интенсивности событий. Выбор точек наблюдений.
Эксперименты по выяснению механизма явлений.
Рандомизация.
Примеры применений статистических методов
анализа в ядерной физике. Статистика отсчётов
при регистрации ядерных частиц. Определение
интенсивности источника частиц по результатам
измерений при наличии фона (бедная и богатая
статистики). Статистический анализ выхода
множественных ядерных процессов. Флуктуации
ширины деления как мера числа открытых каналов
деления. Статистика радиоактивного распада.
Оценка среднего времени жизни нестабильного
ядра по результатам измерений в двух (или многих)
коротких интервалах или интервалах большой
длительности. Закон ослабления потока падающих
частиц при прохождении чрез поглотитель.
Определение коэффициента поглощения по
результатам измерений. Сопоставление
результатов расчёта на основе оптической модели
ядра с экспериментальными данными. Определение
времени жизни странной частицы по её распаду в
некотором ограниченном объёме.
Метод моделирования траекторий в ядерной
физике. Основные положения метода случайных
испытаний. Получение последовательностей
случайных чисел с заданным законом
распределения. Организация вычислений. Оценка
точности вычислений. Метод моделирования
траекторий в нейтронной физике. Моделирование
внутриядерного каскада.
Метод случайных матриц в ядерной физике. Метод
случайных матриц. Статистические распределения.
Расстояний между уровнями (распределение
Вигнера и Пуассона). Оптическое распределение
приведённых парциальных ширин. Статистическое
распределение значений сечений реакций.
Флуктуации в сечениях. Метод автокорреляционной
функции.
Радиационная экология
О.И.Василенко
9 семестр, 36 часов
Закон радиоактивного распада. Типы распадов и
их основные параметры. Цепочки радиоактивных
превращений. Взаимодействие ,,,n-частиц с веществом.
Единицы измерения активностей и доз.
Естественная и искусственная радиоактивность.
Биологическое действие радиации. Химические
превращения под действием радиации. Повреждения
на молекулярном, клеточном, органном и
организменном уровнях. Лучевая болезнь при
внешнем гамма- и нейтронном облучении.
Биологическое действие инкорпорированных
радионуклидов. Радиационные повреждения кожных
покровов. Отдалённые последствия облучения.
Канцерогенные и генетические эффекты. Малые
дозы. Биологическая опасность радиации по
сравнению с другими загрязнителями внешней
среды физической, химической и биологической
природы.
Естественные источники радиации. Космическое
излучение. Непрерывно образующиеся
радионуклиды. Наземные радионуклиды. Содержание
радионуклидов во внешней среде. Источники
внутреннего и внешнего облучения. Дозы облучения
и их вариации.
Техногенные источники радиации. Ядерные
взрывы. Типы зарядов и условия взрывов.
Радиоизотопный состав продуктов ядерного
деления и синтеза. Местные и глобальные
выпадения. Радионуклиды наведённой активности.
Миграция радионуклидов во внешней среде.
Миграция радионуклидов по пищевым цепочкам. Дозы
облучения населения при местных и глобальных
выпадениях. Топливно-ядерный цикл. Добыча
ядерного топлива, его переработка, изготовление
твэлов, АЭС и промышленные реакторы, переработка
отработанного топлива, хранение радиоактивных
отходов - источники загрязнения внешней среды.
Выбросы АЭС в режиме нормальной эксплуатации.
Радиоактивные выбросы тепловых электростанций.
Аварии на атомных предприятиях. Авария на Южном
Урале. Авария на Чернобыльской АЭС. Другие
источники загрязнения. Использование
радионуклидов в промышленности, сельском
хозяйстве, науке, технике, медицине.
Меры защиты. Основы радиационной защиты. Нормы
радиационной безопасности. Работа с открытыми и
закрытыми источниками. Защитные мероприятия во
время аварийных ситуаций в ближайший и
отдалённый периоды. Современный уровень
облучения человека.
Адроны и ядра
к.ф.м.н. Д.Е.Ланской
9 семестр, 36 часов
Введение. Основные характеристики пионов,
каонов и гиперонов. Пионные и каонные пучки.
Общие свойства адронных атомов. Торможение и
захват адронов в веществе и представление о
мезоатомном каскаде. Измерение масс
отрицательно заряженных адронов по
рентгеновскому излучению. Сдвиги и ширины
мезоатомных состояний. Поглощение адронов ядром.
Связь сдвигов уровней с длиной рассеяния.
Пион-ядерное взаимодействие. Пион-ядерное
взаимодействие при средних энергиях (сотни МэВ).
Упругое и неупругое рассеяние. Поглощение.
Двухнуклонный механизм поглощения. 
-резонанс. Связь между
амплитудами пион-нуклонного взаимодействия в
различных зарядовых каналах. Перезарядка.
Двойная перезарядка на ядрах. Пион-ядерное
взаимодействие при низких энергиях.
Характеристики пионных атомов. Глубоколежащие
пионные состояния в тяжелых ядрах и способы их
получения. Пинейты. Структура пион-ядерного
оптического потенциала.
Каон-ядерное взаимодействие. Особенности
взаимодействия K+-мезонов с нуклонами и
ядрами. Полные сечения K+-ядерного
взаимодействия. Взаимодействие K--мезонов с
ядрами. Влияние сильного поглощения на сдвиги в
каонных атомах. Каналы поглощения K--мезона.
Резонанс 
(1405).
Структура K--ядерного оптического
потенциала. Взаимодействие нейтральных каонов с
ядрами. Регенерация короткоживущих каонов на
ядрах.
Свойства -гиперядер.
Энергии связи и спины основных состояний.
Спектры одночастичных уровней. Состояния с
возбужденным остовом. Макроскопическое
описание. Гиперон-ядерный потенциал.
Спин-орбитальное взаимодействие -гиперона. Микроскопическое
описание. Эффективный N-потенциал. Трехчастичные NN-силы. Поляризация
остова гиперядра.
Методы образования и изучения гиперядер.
Импульс, передаваемый гиперону в различных
реакциях, и образование состояний гиперядер с
различными полными моментами. Реакция (K-,
-) и образование состояний
замещения. Измерение энергий и ширин нейтронных
1s-состояний. Реакция (K+,+)
и образование стретч-состояний. Образование
гиперядер при захвате каонов с атомной орбиты.
Сопоставление спектров -гиперядер, получаемых в этих
реакциях. Экспериментальные преимущества и
недостатки: мощности пучков, сечения,
энергетическое разрешение, фоны. Реакции
образования нейтроноизбыточных гиперядер.
Особенности образования гиперядер на пучках
протонов, электронов и гамма-квантов.
гамма-спектроскопия -гиперядер.
Слабые распады -гиперядер.
Мезонные и безмезонные распады и роль принципа
Паули. Времена жизни гиперядер и парциальные
ширины распада по различным каналам. Возможное
нарушение правила I=1/2.
Парциально-волновые амплитуды безмезонного
распада и несохранение четности. Методы
измерения времен жизни: распады в эмульсиях,
эксперименты на совпадение, реакции на
релятивистских ионах, задержанное деление.
-ядерные системы.
Конверсия N-->N в ядре. --атомы
и --ядерный потенциал.
Данные о -гиперядрах.
Зависимость -ядерного
взаимодействия от изоспина. Смешивание
зарядовых состояний в -гиперядрах.
Гиперядра со странностью S < 2. 
--атомы, --гиперядра и
конверсия N--> . Образование
-гиперядер при захвате --гиперонов. -гиперядра
и -взаимодействие. H-дигиперон.
Гиперядра с большой странностью: системы
нуклонов, - и
гиперонов. Условия равновесия. по отношению к
конверсии <-->N.
Физика рентгеновских излучателей
профессор В.К.Гришин
9 семестр, 36 часов
Перспективы применения рентгеновского
излучения в атомных, ядерных и других
фундаментальных и прикладных исследованиях.
Требования к качеству рентгеновского излучения.
Когерентное и некогерентное излучение.
Физические задачи.
Различные типы рентгеновских источников
излучения. Традиционные источники
рентгеновского излучения. Тормозное излучение.
Спектр излучения.
Синхротронное излучение. Характеристики
синхротронного излучения и особенности его
применения. Параметры действующих источников.
Поиски новых механизмов рентгеновского
излучения. Коротковолновое излучение
релятивистских электронов в
электродинамических структурах. Основные
закономерности.
Черенковское излучение. Представление о длине
излучения, требования к характеристикам среды и
пучков. Ондуляторное излучение, лазер на
свободных электронах. Практические возможности.
Излучение быстрых электронов в
конденсированных средах. Параметрическое
излучение. Каналированное излучение.
Спектрально-угловые характеристики излучений.
Рентгеновские лазеры. Различные схемы
получения отрицательных температур для
генерации излучения в рентгеновском диапазоне.
Оценка их параметров. Современное состояние.
Обзор экспериментальных достижений.
Взаимодействие электронов и фотонов с
атомными ядрами
профессор И.М.Капитонов
9 семестр, 36 часов
Ядерная резонансная флуоресценция как
эффективный метод изучения холодных атомных
ядер. Сравнение с другими методами исследования
ядерной структуры, преимущества метода. Основные
формулы. Наиболее полный опыт. Определение
энергии, мультипольности, четности и приведенной
вероятности гамма-переходов. Экспериментальные
средства. Гамма-спектрометрия высокого
разрешения. Поляризационные эксперименты.
Использование непрерывных пучков электронов.
Основные экспериментальные результаты.
Магнитные дипольные возбуждения. Орбитальный и
спиновый магнетизм. Изучение формы атомных ядер
в экспериментах по ядерной резонансной
флуоресценции.
Исследование ядер в рассеянии
электронов
д.ф.м.н. Н.Г.Гончарова
9 семестр, 36 часов
Электрон как пробная частица. Современные
ускорители электронов и основные направления
исследований. Определение инклюзивных и
эксклюзивных сечений.
Вывод формулы дифференциального сечения
рассеяния электрона на ядре. Продольный и
поперечный формфакторы. "Фототочка". Роль
ядерных зарядов и токов в сечении рассеяния.
Мультипольное разложение формфакторов.
Классификация переходов в ядре. Правила отбора в
рассеянии электронов. Изовекторные и
изоскалярные переходы. Методы
экспериментального разделения формфакторов.
Упругое сечение рассеяния при различных
переданных ядру импульсах. Безмодельное
определение плотности распределения заряда.
Сравнение результатов эксперимента и
теоретических расчетов. Проблема плотности
заряда в центре ядра.
Упругое магнитное рассеяние. Пространственное
распределение неспаренных нуклонов. Подавление
мультипольных сил.
Неупругое рассеяние электронов. Электрические
и магнитные мультипольные резонансы
электровозбуждения ядер. Методы выделения
вкладов отдельных мультиполей в полное сечение.
Магнитный дипольный резонанс. Оценка спинового
формфактора. Коллективная орбитальная мода М1
возбуждений.
Мультипольные резонансы легких ядер. Вклады E1,
M2, E3 и M4 формфакторов в сечение рассеяния при
различных переданных импульсах. Роль
орбитальных и спиновых компонент ядерного тока в
структуре мультипольных формфакторов.
Мультипольные резонансы максимального спина.
Определение спектроскопических характеристик
состояний из сравнительного анализа реакций с
электронами и пионами. Нуклон-нуклонные силы в
формировании сечения возбуждения мультипольных
резонансов в реакциях (p,p) и (p,n).
Квазиупругое рассеяние электронов на ядрах.
Характеристики фермиевского движения, их связь с
квазиупругим пиком сечения. Продольный и
поперечный формфакторы в квазиупругом
рассеянии.
Глубоко неупругое рассеяние электронов и
ядерный скейлинг. Ненуклонные степени свободы
ядра.
Исследование малонуклонных систем в рассеянии
электронов. Формфакторы дейтрона и гелия-3. Роль
мезонных токов.
Экзотические ядра
профессор Б.С.Ишханов
9 семестр, 36 часов
Введение. N-Z диаграмма атомных ядер. Долина
стабильности. Типы радиоактивных распадов
атомных ядер. Границы области существования
атомных ядер. Экзотические ядра. Сверхтяжёлые
ядра.
Реакции образования экзотических ядер. Реакции
под действием интенсивных пучков протонов
низких энергий (Ep < 100 МэВ). Реакции под
действием протонов высоких энергий. Реакции под
действием тяжёлых ионов. Реакции под действием
реакторных нейтронов и нейтронов высоких
энергий. Фотоядерные реакции под действием
интенсивных фотонных пучков. Сравнение сечений
образования изотопов для различных типов
ядерных реакций.
Методы получения пучков радиоактивных ядер.
Метод ISOL. Метод In-Flight. Сравнение различных
методов получения и сепарации вторичных пучков.
Мишени для получения радиоактивных пучков в
методе ISOL. Электромагнитная сепарация продуктов
фрагментации в методе In-Flight. Электронное
охлаждение пучков.
Ускорительные комплексы для получения пучков
радиоактивных ядер.
Массы атомных ядер. Основные методы
определения масс атомных ядер. Измерение энергии
реакции Q. Измерение масс атомных ядер методом
времени пролёта. Измерение методом циклотронной
частоты. Измерение масс атомных ядер в
накопительных кольцах. Ловушки Пеннинга.
Размер и форма атомных ядер. Плотности
распределения ядерной материи и электрического
заряда в ядре. Распределение Ферми. Нейтронный
скин-слой. Зависимость среднеквадратичных
радиусов нейтроноизбыточных ядер 1d-2s оболочки от
числа нейтронов в ядре. Протонные и нейтронные
гало-ядра. Распределение нейтронной плотности в
гало-ядрах. Нейтроноизбыточное ядро 11Li.
Испускание запаздывающих частиц при
бета-распаде 11Li. Спектры гамма-квантов,
нейтронов.
Эксперименты с экзотическими ядрами. Основные
направления исследований с помощью
радиоактивных пучков. Ответы на какие вопросы мы
ожидаем получить, изучая экзотические ядра?
Протоноизбыточные ядра. У границы протонной
стабильности. Протонная радиоактивность.
Испускание запаздывающих протонов. Дважды
магическое ядро 100Sn и его окружение.
Нетроноизбыточные ядра. Методы получения
нейтроноизбыточных ядер. Электромагнитное
деление ядер в кулоновском поле. Физика деления
нейтроноизбыточных ядер. Возбуждение
гигантского дипольного резонанса в реакциях на
тяжёлых ионах. Дважды магическое ядро 132Sn.
Зависимость энергии отделения двух нейтронов от
числа нейтронов в ядре для ядер 1d-2s оболочки.
Новые области деформации. Сохраняются ли
магические ядра в области нейтроноизбыточных
ядер?
Сверхтяжёлые ядра. Новые магические числа в
области Z > 100, N > 150. Основные каналы распада
сверхтяжёлых ядер. Механизмы ядерных реакций под
действием тяжёлых ионов. Двойная ядерная
система. Методы детектирования трансфермиевых
элементов. Остров стабильности.
Влияние электронной оболочки на свойства
атомных ядер. Эксперименты на полностью
ионизованных атомах. Отличия свойств
"голых" ядер от свойств ядер, окружённых
электронной оболочкой. Новые типы распада
"голых" ядер.
Электромагнитное излучение
электронов
профессор О.И.Василенко
10 семестр, 32 часа
Спонтанное излучение нерелятивистского и
релятивистского электрона. Зона формирования
излучения. Дипольное излучение. Разные виды
излучения в вакууме и среде. Излучение
сверхсветового электрона. Нормальный и
аномальный эффект Доплера.
Общее представление о приборах СВЧ
электроники: клистроны, магнетроны, лампы
бегущей волны, замедляющие системы, мазеры на
циклотронном резонансе, авторезонанс. Принцип
синхронизма. Инверсная заселённость и
вынужденное излучение в классических и
квантовых системах. Обратная связь. Сильноточная
электроника.
Излучение Вавилова-Черенкова в средах и
электродинамических структурах. Спектральный
состав и поляризация. Применение к
детектированию элементарных частиц
(черенковские счётчики). Обращённый черенковский
эффект.
Переходное излучение на границе двух сред.
Энергия и спектр излучения. Переходное
рассеяние. Переходное излучение в периодической
среде. Применение к детектированию элементарных
частиц.
Синхротронное излучение (СИ). Спектр и
поляризация. Синхротроны и накопители, как
источники СИ. Вигглеры.
Рассеяние лазерного излучения на пучке
релятивистских электронов как метод получения
жёстких квантов.
Ондуляторное излучение. Лазер на свободных
электронах (ЛСЭ). Динамика частиц. Режимы
усиления и генерации. Коэффициент усиления и КПД.
Комптоновский и рамановский режимы.
Профилированный ондулятор. Различные типы
ускорителей-инжекторов в ЛСЭ. Обращённый ЛСЭ.
Тормозное, рентгеновское и гамма излучение в
веществе. Интенсивность, спектр, угловое
распределение. Экранировка кулоновского поля
ядра атомными электронами. Влияние
многократного рассеяния.
Излучение электронов и позитронов при их
каналировании в кристаллах.
Тепловое излучение плазмы.
Нуклеосинтез во Вселенной
профессор Б.С.Ишханов
10 семестр, 32 часа
Распространённость химических элементов.
Основные экспериментальные методы получения
информации о распространённости элементов.
Основные особенности массовой зависимости
распространённости элементов. Физические
процессы, в которых происходит образование
различных участков распространённости
элементов.
Основные характеристики звёзд. Диаграмма
Герцшпрунга-Ресселла зависимости светимости
звезды от температуры её поверхности. Главная
последовательность. Красные гиганты. Красные
сверхгиганты. Белые карлики. Пределы изменений
основных характеристик звёзд (массы, светимости,
радиуса, температуры поверхности). Соотношение
масса-светимость. Вероятность рождения звезды
данной массы. Функция Солпитера. Рождение звезды.
Теорема о вириале. Гравитационная энергия
типичных астрономических объектов. Ядерные
источники энергии в звёздах. Время достижения
главной последовательности и время жизни на
главной последовательности звёзд различной
массы. Основные механизмы передачи энергии в
звёздах. Особенности протекания ядерных реакций
в звёздах. Последовательность ядерных реакций в
звёздах.
Горение водорода. Протон-протонная цепочка.
CNO-цикл. Зависимость скорости выделения энергии в
p-p цепочке и CNO-цикле от температуры звезды.
Неоновый и магний-алюминиевый циклы. Поиски
солнечных нейтрино. Хлорный детектор солнечных
нейтрино. Установка Дэвиса. Галлиевый детектор.
Регистрация нейтрино с помощью черенковского
излучения. Детекторы KAMIOKANDE и SuperKAMIOKANDE.
Горение гелия. Тройной -процесс. Перемещение процесса
горения водорода во внешние области звезды.
Эволюция звезды с массой 5Mсолн. в процессе
горения водорода и гелия. Внутреннее строение
звезды с массой 5Mсолн. к моменту окончания
реакции горения. Красные гиганты.
Горение углерода и кислорода. Химический
состав звезды в начале реакции горения углерода
и кислорода. Зависимости плотности вещества в
центре звезды с массой > 25Mсолн. от
температуры в процессе эволюции. Образование
кремния. Основные особенности реакций горения
углерода и кислорода.
Горение кремния. Динамика протекания ядерных
реакций в звёздах при T=109 Kњ . Конкуренция
реакций синтеза и реакций фоторасщепления.
Основные ядерные реакции, приводящие к синтезу
элементов от кислорода до железа.
Пространственное распределение содержания
элементов в звезде с массой 25Mсолн..
Реакции под действием нейтронов. Образование
элементов в результате s-процесса.
Экспериментальное подтверждение s-процесса.
Условия в звёздах, необходимые для протекания
s-процесса.
Нуклеосинтез в сверхновых. Сверхновыё типа I и
II.Профили термодинамических величин в момент
коллапса ядра звезды с массой 25Mсолн..
Характерное строение массивной звезды в конце её
эволюции перед гравитационным коллапсом. Слабые
взаимодействия. Процесс нейтронизации вещества.
Содержание элементов, образующихся при взрывах
сверхновых. Конечные стадии эволюции звезды.
Белые карлики. Нейтронные звёзды. Внутреннее
строение нейтронных звёзд. Модель пульсара.
Чёрные дыры. Реликтовые чёрные дыры.
Реакции под действием нейтронов. r-процесс.
Астрофизические условия протекания r-процесса.
Источники нейтронов для r-процесса.
Обойдённые ядра. Механизмы образования
обойдённых ядер и основные ядерные реакции. Роль
реакций под действием нейтронов и фотоядерных
реакций в образовании обойдённых ядер.
Дозвёздная стадия эволюции Вселенной.
Расширение Вселенной. Закон Хаббла. Реликтовое
микроволновое излучение. Планковский момент (=10-43 с). Великое
объединение фундаментальных взаимодействий.
Эволюция Вселенной (~10-8-10-10
c)/ Конец электрослабого объединения. Адронная
эра. Лептонная эра. Отделение нейтрино.
Реликтовые нейтрино. Дозвёздный синтез гелия.
Радиационная эра. Начало эры Вещества.
Разделение вещества и излучения. Характеристики
Вселенной в настоящее время. Барионная
асимметрия Вселенной. Происхождение Вещества.
Концентрация барионов и фотонов во Вселенной.
Образование легчайших ядер 2H, He, Li, Be, B.
Основные реакции образования легчайших ядер.
Изменение выхода легчайших ядер и барионной
плотности во время расширения в модели Большого
взрыва. Образование легчаших ядер в межзвёздном
веществе под действием галактических
космических лучей. Сечения образования и
энергетический спектр легчайших ядер,
образующихся при столкновении быстрого протона
с ядрами 16O.
Нуклеосинтез в современную эпоху. Данные
космических аппаратов. Наблюдения остатков
сверхновых в рентгеновском и оптическом
диапазонах. Обнаружение в спектрах звёзд линии
технеция.
Заключение. Как могла бы эволюционировать
Вселенная при других значениях констант и масс
частиц.
Размер и форма атомных ядер
профессор Б.С.Ишханов
10 семестр, 32 часа
Измерение размеров атомных ядер в реакциях
упругого рассеяния электронов. Требования к
ускорителям. Размеры нейтрона и протона. Ядерный
формфактор. Модельнозависимые методы
восстановления распределения плотности заряда
из экспериментальных данных по формфакторам.
Модельнонезависимый подход восстановления
распределения плотности заряда в ядре. Учет
радиационных поправок. Влияние конечных
размеров ядра на спектры мезоатомов.
Экспериментальные методы исследования спектров
мезоатомов. Восстановление распределения заряда
в ядрах из данных по спектрам мезоатомов.
Совместный анализ экспериментальных данных по
упругому рассеянию электронов и спектрам
мезоатомов. Изотонические сдвиги и измерение
среднеквадратичных радиусов ядер.
Оптическая спектроскопия с использованием
некогерентных источников излучения. Возможности
лазерных источников для оптической
спектроскопии атомов. Ядерная спектроскопия -
источник информации о динамике ядерной материи.
Сферическое деформирование ядра. Квадрупольные
моменты ядер. Одночастичная модель Нильссона.
Коллективные моды движения ядер. Вращательные
спектры деформированных ядер.
Трансмутация атомных ядер под
действием интенсивных пучков гамма-квантов и
нейтронов
профессор Б.С.Ишханов
10 семестр, 32 часа
Элементарная теория взаимодействия атомных
ядер с электромагнитным излучением. Вероятность
изменения состояния квантовой системы нуклонов
под действием электромагнитного излучения.
Классификация фотонов. Мультипольность
излучения. Правила отбора по спину, чётности и
изоспину для электромагнитных переходов.
Правило сумм для электрических дипольных
переходов в атомных ядрах.
Источники гамма-излучения. Основные параметры
электронных ускорителей. Формирование пучков
тормозного излучения в электронных ускорителях.
Выход и эффективное сечение фотоядерной реакции.
Методы извлечения сечений фотоядерных реакций в
экспериментах с тормозным излучением. Методы
разделения сечений фотоядерных реакций
различной множественности. Энергетические
спектры фотонуклонов. Рассеяние лазерного
излучения на электронных пучках.
Модельное описание механизма фоторасщепления
атомных ядер. Прямой ядерный фотоэффект.
Многочастичная модель оболочек. Формирование
гигантского дипольного резонанса. Интерпретация
гигантского дипольного резонанса в рамках
коллективных моделей. Когерентные колебания
протонов и нейтронов. Проблемы ширины и
структуры сечения гигантского дипольного
резонанса. Особенности фоторасщепления лёгких
ядер (А < 50). Конфигурационная структура ядра.
Конфигурационное расщепление гигантского
дипольного резонанса. Особенности
фоторасщепления атомных ядер в области массовых
чисел А ~50-150. Изоспиновое расщепление
гигантского дипольного резонанса. Полное
сечение фотопоглощения -квантов в области энергий 10-50 МэВ.
Фотонейтронные каналы реакции. Каналы реакции с
испусканием протонов. Многочастичные реакции
фоторасщепления. Каналы реакций (,2n), (,3n), (,pn), (,2p). Деление тяжёлых
ядер под действием -квантов. Зависимости сечений различных
каналов распада гигантского дипольного
резонанса от массового числа А.
Систематика экспериментальных данных по
сечениям реакций под действием -квантов. Базы данных по сечениям
фотоядерных реакций. Оценки точности измерений
основных характеристик гигантского дипольного
резонанса. Влияние точности описания сечений
фотоядерных реакций на расчёты трансмутационных
цепочек. Зависимость положения максимума ширины
и интегрального сечения гигантского дипольного
резонанса от массового числа А. Апроксимационные
соотношения.
Особенности фоторасщепления атомных ядер под
действием интенсивных потоков гамма-излучения.
Проблемы описания фоторасщепления нестабильных
атомных ядер. Фотонейтронные реакции - источник
+-радиоактивных
ядер. Свойства атомных ядер, расположенных вдали
от полосы бета-стабильности. Конкуренции реакций
фоторасщепления и +-распада
атомных ядер. Компьютерное моделирование
фоторасщепления атомных ядер под действием
тормозных пучков гамма-квантов высокой
интенсивности. Конкретные результаты расчётов
фоторасщепления атомных ядер с массовыми
числами А ~ 50-200. Трансмутация атомных ядер под
действием интенсивных потоков гамма-излучения.
Роль фотоядерных реакций с эмиссией нескольких
нуклонов в образовании атомных ядер, удалённых
от полосы бета-стабильности. Возможности
получения интенсивных пучков нейтронов в
фотонейтронных реакциях на тяжёлых ядрах.
Ядерные реакции под действием нейтронов.
Свойства нейтронов различных энергий и
особенности их взаимодействия с атомными ядрами.
Основные реакции под действием нейтронов
различных энергий. Упругое рассеяние нейтронов.
Радиационный захват нейтронов. Реакции реакций
(n,p), (n,), (n, 2n), (n,3n). Реакции
деления атомных ядер под действием нейтронов.
Замедление и диффузия нейтронов. Базы данных
ядерных реакций под действием нейтронов. Цепная
реакция деления. Запаздывающие нейтроны. Ядерные
реакторы - источники интенсивных потоков
нейтронов. Трансмутация атомных ядер в атомных
реакторах. Накопление радиоактивных ядер в
атомном реакторе. Проблемы долгоживущих отходов
ядерной энергетики. Трансмутация отходов под
действием интенсивных потоков нейтронов и
фотонов. Спектры нейтронов, образующихся в
реакциях под действием высокоэнергичных
протонов (ЕР > 0,5 ГэВ). Оптимизация мишени -
источника нейтронного и протонного пучка.
Подкритичный реактор. Электроядерные установки.
Сравнение выходов электроядерных реакций под
действием высокоэнергичных протонов и
интенсивных пучков гамма-квантов.
Особенности ядерных реакций в звёздах.
Физические процессы, приводящие к образованию
химических элементов в звёздах. Реакции под
действием нейтронов, протонов, гамма-квантов.
Конкуренция --распада
и реакций захвата нейтронов. 2s-процессы.
Обойдённые ядра. Роль фотоядерных реакций в
звёздной эволюции. Образование химических
элементов под действием интенсивных потоков
гамма-квантов (-процесс).
Источники интенсивных потоков гамма-излучения в
звёздах. Конкуренции процессов радиационного
захвата нейтронов и фотонейтронных реакций в
звёздах.
Новые механизмы генерации жесткого
электромагнитного излучения (ЭМИ) и его
использования для структурного анализа вещества
профессор В.К.Гришин
10 семестр, 32 часа
Введение. Жёсткое ЭМИ - перспективное средство
разнообразных фундаментальных и прикладных
исследований. Необходимость создания новых
источников жесткого ЭМИ, расширяющих
возможности исследований. Различные источники
жёсткого ЭМИ. Релятивистские пучки заряженных
частиц - эффективный источник жёсткого ЭМИ с
регулируемыми параметрами.
Физические особенности генерации жёсткого ЭМИ
с помощью релятивистских заряженных частиц.
Когерентные эффекты при излучении частиц в
среде. Представление о длине формирования
излучения (когерентной длине). Предсказание
свойств и интенсивности ЭМИ в рентгеновском и
гамма-диапазонах в различных средах.
"Толстые" и "тонкие" мишени.
Новые механизмы излучения и источники жёсткого
ЭМИ в рентгеновском диапазоне. Поляризационное,
черенковское, переходное, параметрическое и
дифракционное ЭМИ. Резонансные процессы в
периодических, кристаллических и
поликристаллических структурах. Каналированное
излучение. Возможные применения для анализа
структурных характеристик вещества.
Источники широко-спектрального и
монохроматического гамма-излучения. Тормозное
излучение, методы его монохроматизации.
Каналированное гамма-излучение. Возможности
получения ультра-высокочастотных фотонов.
Экспериментальные результаты.
Некоторые новые эффекты, полученные с
применением жесткого ЭМИ. Тормозное излучение
при альфа распаде - источник информации о
внутриядерном мире. Применение обратного
эффекта полного внутреннего отражения
рентгеновских фотонов для исследования
поверхностных свойств вещества. Резонансные
явления при прохождении ионов в кристаллических
мишенях. Эффект Окорокова. Обратное
комптоновское рассеяние и генерация
гамма-квантов сверхвысоких энергий.
Когерентное жесткое ЭМИ. Источники
когерентного жесткого ЭМИ. Рентгеновские лазеры,
основные достижения. Перспективы и примеры
применения. Когерентное жесткое ЭМИ.