Реферат: Программа дисциплины сдм. Ф современные теоретические представления и математические методы исследований в физике ядра и элементарных частиц для студентов специальности направления 010700

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)






УТВЕРЖДАЮ




Проректор по учебной работе


С.Б. Бурухин





“______”____________ 200__ г.



^ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


СДМ.Ф.5. Современные теоретические представления
и математические методы исследований
в физике ядра и элементарных частиц


для студентов специальности

направления 010700 - «Физика»

(для магистров)


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом


Вид учебной работы

Всего часов

Семестры







В










Общая трудоемкость дисциплины

104

104










Аудиторные занятия

20

20










Лекции

10

10










Практические занятия и семинары

10

10










Лабораторные работы
















Курсовой проект (работа)
















Самостоятельная работа

84

84










Расчетно-графические работы
















Вид итогового контроля (зачет, экзамен)

Зач.

Зач.











Обнинск 2008

Программа составлена с соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 510400 «Физика».


Программу составил:


___________________ А.В. Тихоненко, доцент, к. ф.-м. н., доцент


Программа рассмотрена на заседании кафедры общей и специальной физики (протокол № __ от __.__.2008 г.)


Заведующий кафедрой

общей и специальной физики


___________________ Ю.А. Коровин


“____”_____________ 2008 г.


СОГЛАСОВАНО


Начальник Учебно-методического управления


___________________ Соколова Ю.Д.


Декан

Факультета естественных наук


___________________ Н.Б.Эпштейн


“____”_____________ 200_ г.



^ 1. Цели и задачи дисциплины.

Дисциплина предназначена для подготовки специалистов по специальности «физика» направления «магистр физики».

Дисциплина «Современные теоретические представления и математические методы исследований в физике ядра и элементарных частиц» читается после всех основных разделов курса общей и теоретической физики и является составной частью специализированной подготовки.

Дисциплина имеет важную роль в формировании мировоззрения ученого-физика и должна способствовать успешной работе в области современной физики.

Для успешного усвоения курса необходимы знания:

- атомной и ядерной физики, теоретической физики в объемах общих курсов;

- математического анализа, дифференциальных уравнений и методов математической физики и статистики.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студент должен

знать:

- основные современные физические модели и теоретические представления;

- основные математические методы исследований в физике ядра и элементарных частиц;

иметь навыки:

- теоретических вычислений, математических вычислений и оценок характерных параметров физики ядра и элементарных частиц;

- анализа основных физических моделей.


^ 3. Содержание дисциплины

3.1. Лекции


1. Астрономические данные о Вселенной и звездах – 4ч

Данные о Вселенной

Состав и характеристики Вселенной. Барионная материя. Холодная тёмная материя. Тёмная энергия

Характеристики Вселенной

Возраст. Радиус наблюдаемой части. Полное количество вещества и энергии. Средняя плотность вещества и энергии. Полное барионное число (число нуклонов). Доля антивещества. Постоянная Хаббла. Температура реликтового (фонового) излучения. Плотность реликтовых фотонов. Энергетическая плотность реликтовых фотонов. Отношение числа реликтовых фотонов и барионов.

^ Распространенность ядер, нуклидов и элементов во Вселенной

Распространённость ядер и нуклидов во Вселенной. Распространенность элементов. Водород. Гелий. Остальные ядра.

^ Большой Взрыв

Микроволновое фоновое излучение. Отношение количества фотонов к количеству барионов. Планковские величины. Планковское время. Планковская длина. Планковская энергия. Планковская температура. Эпоха Великого объединения. Конец Великого объединения. Первые секунды жизни Вселенной

^ Периоды эволюции Вселенной

Современные данные о состоянии Вселенной. Практическое отсутствие антивещества. Легчайшие барионы. Электрическая нейтральность. Этапы эволюции Вселенной. Адронная эра: основные процессы. Лептонная эра: основные процессы. Реликтовое нейтрино. Прозрачность Вселенной для нейтрино. Радиационная эра: основные процессы. Эра вещества. Реликтовое излучение. Звёздная эра. Начало звёздной эры. Первые звёзды. Протозвезды. Солнечная система. Звёзды.

2. Астрономические данные о звездах– 4ч

^ Наблюдаемые и спектральные характеристики звезд

Светимость звезды. Звездная величина. Блеск звезды. Абсолютная звездная величина. Спектральные характеристики звезд. Визуальная звездная величина. Фотографическая звездная величина. Показатель цвета. Особенности спектров звезд. Спектральные классы звезд. Голубые звезды, холодные красные звезды. Солнце. Белый карлик. Нейтронная звезда. Ядра галактик.

^ Диаграмма Герцшпрунга-Рессела

Главная последовательность. Сверхгиганты. Белые карлики. Красные гиганты. Плотно заселенные зоны диаграммы Герцшпрунга-Рассела. Солнце. Физические параметры Солнца.

^ Источники энергии звезд

Протяженные газово-пылевые комплексы. Протозвезды. Гравитационное сжатие протозвезды. Протон-протонные термоядерные реакции. Силы газово-кинетического давления. Становление звезды.

^ Средняя температура звезды

Теорема вириала. Вириал для звезды. Кулоновские, магнитные и гравитационные силы. Гравитационная энергия. Энергия термоядерных реакций. Энергия излучения. Средняя температура звезды. Температура в центре звезды. Начало синтеза тяжелых ядер. Энергия, излучаемая звездами.

3. Источники энергии и эволюция звезд– 2ч

^ Дозвездный нуклеосинтез

Реакции слабого взаимодействия в дозвездный период. Скорость протекания реакций. Скорость слабых процессов и скорость расширения Вселенной. Образование дейтерия. Космологический синтез гелия. Механизм дозвёздного образования гелия. Образование легчайших ядер Космологический нуклеосинтез и распространённость во Вселенной легчайших ядер. Снижение температуры и плотности Вселенной.

^ Звездный нуклеосинтез

Источники энергии звезд. Реакции термоядерного синтеза. Превращение водорода в гелий. Водородный цикл. Образование дейтрон, позитрон и нейтрино. Горение дейтерия. Реакции синтеза на Солнце. Горение водорода. Энерговыделение. Среднее время реакции. Три ветви ядерных реакций. Углеродный цикл. Цепочки реакций. Гелиевый и неоновый циклы для звезд-гигантов.


^ 3.2. Практические и семинарские занятия

Раз-делы

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов

1

Распространённость ядер и нуклидов во Вселенной. Распространенность элементов.

[1], с. 699-711

2

2

Этапы эволюции Вселенной.

[6]

2

3

Астрономические данные о звездах.

[1], с. 696-699

2

4

Средняя температура звезды

[[1], с. 711-716

2

5

Водородный и углеродный циклы

[1], с. 683-694

2


^ 3.3. Лабораторный практикум

Не предусмотрены


3.4. Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены


3.5. Формы текущего контроля

Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

1-3

Реферат

17


^ 3.6. Самостоятельная работа

1. Холодная тёмная материя. Тёмная энергия. ([3, 6]).

2. Антивещество во Вселенной. ([3, 6]).

3. Расширение Вселенной. ([5]).

4. Звёздная эра. Протозвезда. Начало звёздной эры. Первые звёзды. ([1, с. 683-694], [3]).

5. Спектральные классы звезд. ([1], с. 696-699).

6. Физические параметры Солнца. ([1], с. 699-705, [3]).

7. Протон-протонные термоядерные реакции. ([2], с. 552-563, [3]).

8. Космологический синтез гелия. ([2], с. 566-571, [3]).

9. Гелиевый и неоновый циклы для звезд-гигантов. ([1], с. 686-695, [3]).

Темы входят в текущий контроль.


^ 4.1. Рекомендуемая литература

4.1.1. Основная литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т. V. Атомная и ядерная физика. – М.: ФИЗМАТЛИТ: Изд-во МФТИ. 2002. – 784 с. (15 экз.)

2. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. – М.: Наука. 1980 г., – 728 с. (6 экз.)

3. Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Тутынь И.А.. Нуклеосинтез во Вселенной. – М., МГУ, 1999. (электр. версия: http://nuclphys.sinp.msu.ru/nuclsynt/index.html).

4. Гинзбург В.Л. Астрофизика космических лучей (история и общий обзор). Успехи физических наук. 1996 г. Том 166, № 2. С. 169-183. (электр. версия: http://www.ufn.ru)

5. Розенталь И.Л. Элементарные частицы и космология (Метагалактика и Вселенная). Успехи физических наук. 1997 г. Том 167. № 8. С. 801-810. (электр. версия: http://www.ufn.ru).

6. Рубаков В.А.Физика частиц и космологии: состояние и надежды. Успехи физических наук. 1999 г. Том 169. № 12. С. 1299-1309. (электр. версия: http://www.ufn.ru).

7. Окунь Л.Б.Современное состояние физики элементарных частиц. Успехи физических наук. 1998 г. Том 168. № 6. С. 625-628. (электр. версия: http://www.ufn.ru).


^ 4.1.2. Дополнительная литература

1. Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н. П.. Частицы и атомные ядра. – М., МГУ. 2005. – 688 с.

2. Черепащук А.М., Чернин А.Д. Вселенная, жизнь, черные дыры. – М., Век 2., 2003.

3. Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика, М. –, Мир, 1979.

^ 4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Компьютерные презентации и демонстрации.


5. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Использование компьютеров для вычислений и визуализаций.


Темы рефератов:

1. Заездный нуклеосинтез - источник происхождения химических элементов.

2. Природа и источники энергии звезд.

3. Термоядерный котел в недрах Солнца и проблема солнечных нейтрино.

4. 3агадки солнечных нейтрино.

5. Космические лучи и их роль в развитии физики высоких энергий и астрофизики.

6. Астрофизика космических лучей.

7. Современное состояние Физики элементарных частиц.

8. Темная материя и темная энергия во Вселенной.

9. Физика элементарных частиц и космология.

10. Химический состав звезд.