Физический факультет МГУ им. М.В.Ломоносова
Кафедра физики атомного ядра и квантовой теории
столкновений
Лектор: профессор Меликов Ю.В.
6 семестр, 32 часа
Курс физика атомного ядра и частиц читается студентам отделения ядерной физики и является расширенной первой частью курса "Физика атомного ядра и частиц", завершающего цикл общей физики на физическом факультете.
Рассматриваются следующие вопросы физики атомного ядра:
Лектор: доцент Платонов С.Ю.
6 семестр, 32 часа
Спецкурс знакомит студентов отделения ядерной физики с основными техническими средствами современного ядерно-физического эксперимента - ускорителями заряженных частиц и детекторами ядерных излучений.
Рассматриваются электростатические ускорители прямого действия, различные типы циклических ускорителей протонов и электронов, линейные ускорители протонов и электронов. Обсуждаются принцип действия и общая схема ускорителя, параметры пучка частиц, предельная энергия. Излагаются физические основы метода встречных пучков и его реализация в коллайдерах.
Рассматриваются современные методы детектирования ядерных излучений и основные типы детекторов: газовые ионизационные, полупроводниковые, сцинтилляционные. Обсуждаются принцип работы детектора, временные характеристики, энергетическое разрешение, а также особенности спектрометрии гамма-квантов.
Лектор: профессор Тулинов А.Ф.
6 семестр, 32 часа
В курсе излагаются основные вопросы взаимодействия быстрых частиц и излучений с веществом (аморфными средами и монокристаллами):
Преподаватели: Долинов В.К., старший
преподаватель; Балашова Л.Л., с.н.с.
6 семестр, 16 часов
Занятия в практикуме проводятся в компьютерном классе НИИЯФ МГУ с использованием научных программ, специально адаптированных для работы со студентами. Целью занятий является приобретение практических навыков решения физических задач из области современных ядерных и атомных исследований с помощью компьютерного моделирования.
Лектор: профессор Балашов В.В.
7 семестр, 36 часов
Стационарная теория потенциального рассеяния: уравнение Липпмана-Швингера, борновское приближение, фазы рассеяния, длина рассеяния, эйкональное приближение, особенности задачи кулоновского рассеяния, S-оператор и t-оператор в задаче потенциального рассеяния, связь стационарной и нестационарной теории столкновений. Многочастичная теория столкновений: упругое и неупругое рассеяние частиц на составной системе, метод сильной связи каналов и метод искаженных волн, концепция оптического потенциала, резонансное рассеяние, многочастичная теория столкновений в t-матричной формулировке, полуклассические методы в квантовой теории столкновений, медленные столкновения, дифракционное рассеяние. Вопросы симметрии, унитарности и аналитичности: дисперсионные соотношения, обращение времени, инвариантные свойства амплитуд рассеяния частиц со спином, поляризационные явления, эффекты тождественности частиц.
Лектор: профессор Меликов Ю.В.
7 семестр, 36 часов
Кафедральный спецкурс посвящен спектроскопии заряженных частиц полупроводниковыми детекторами и идентификации ядерных частиц и излучений полупроводниковыми и сцинтилляционными детекторами.
Рассматриваются способы создания обедненной области в полупроводниках, основные типы полупроводниковых детекторов, процесс формирования импульсов. Проводится анализ факторов, влияющих на энергетическое разрешение детекторов: флуктуаций потерь энергии в чувствительном слое детектора, флуктуаций числа неравновесных носителей, различных видов собственных шумов детектора. Излагаются принципы действия, разновидности и основные характеристики позиционно-чувствительных полупроводниковых детекторов.
Рассматриваются методы идентификации заряженных частиц - продуктов ядерных реакций: по удельной ионизации и энергии, по времени пролета и энергии, а также применение магнитного анализа в системах идентификации. Излагаются физические основы и практические методы идентификации ядерных излучений по форме импульса сцинтилляционного детектора и их использование для дискриминации нейтронов и гамма-квантов.
Лектор: Долинов В.К., старший преподаватель.
7 семестр, 36 часов
Основы релятивистской механики частиц. Системы отсчета для процессов столкновений. Графическое представление преобразования Лоренца для импульсов частиц - продуктов двухчастичного процесса. Связь кинематических характеристик частицы в системе центра масс и лабораторной системе. Фазовое пространство многочастичной системы. Связь дифференциального сечения с Т-матрицей. Дифференциальное сечение и распределение по эффективной массе в статистическом приближении. Преобразование дифференциальных сечений при изменении системы отсчета. Фигуры и диаграммы Далица и Чу-Лоу. Кинематика резонансов, метода недостающей массы, процессов глубоко неупругого взаимодействия. Статистическое моделирование многочастичных процессов.
Лектор: Иванов В.А., старший преподаватель
7 семестр, 36 часов
Рассматривается структура простых установок для проведения ядерно-физического эксперимента. Упор сделан на системы накопления данных, первичной обработки и наглядного представления с использованием компьютеров. Рассматриваются типичные датчики информации, преобразование аналоговой информации в дискретную форму и обратно. Обсуждаются общие вопросы интерфейсинга. Рассматривается система КАМАК. Подробно рассматриваются технические и программные средства амплитудного многоканального анализатора на базе персонального компьютера. Дается понятие об имитационном моделировании и его применении в экспериментальной ядерной физике.
Преподаватель: Бибиков А.В., ассистент
7 семестр, 36 часов
Ознакомление с численными методами, их программной реализацией и получение ярких иллюстраций различных методов, изучение их применимости в различных задачах, как математических, так и физических, грамотный выбор метода и необходимых параметров для достижения необходимой точности при решении поставленной задачи.
В курсе изучаются: основы работы с графиками функций, методы суммирования рядов, использование рекуррентных соотношений для функций, поиск корней уравнения, методы интерполяции, численного дифференцирования и интегрирования функций, решение систем дифференциальных уравнений. Методы применяются к решению конкретных математических или физических задач.
Практические занятия проводятся в компьютерном классе НИИЯФ МГУ, результатом каждого занятия становится небольшая, самостоятельно написанная студентом и отлаженная (обычно с участием преподавателя) программа, дающая график, иллюстрирующий особенности выбранного численного метода.
Лектор: В.К.Долинов, старший преподаватель
8 семестр, 32 часа
В односеместровом курсе даются современные представления о микроскопической структуре атомных ядер.
В первой части курса обсуждаются современные представления о нуклон-нуклонном взаимодействии, обсуждается структура малонуклонных систем - дейтрона, ядер гелия и трития, демонстрируется роль ненуклонных степеней свободы в этих ядрах.
Во второй части курса обсуждается ядерная материя и характер взаимодействия нуклонов в ядерной среде.
В третьей части курса вводится понятие среднего поля ядра. Обсуждается метод Хартри-Фока для описания ядер с конечным числом нуклонов. В рамках этого метода обсуждаются свойства основных состояний магических ядер. Вводится понятие частично-дырочных возбуждений и на их основе проводится интерпретация возбужденных состояний магических ядер. Показана необходимость введения парных корреляций. Обсуждаются парные корреляции сверхпроводящего типа. Вводится понятие квазичастиц. Раздел заканчивается обсуждением полного модельного гамильтониана ядра.
В четвертой части обсуждаются альфа-, бета- и гамма-переходы с точки зрения получения информации о ядерной структуре.
Лектор: профессор Балашов В.В.
8 семестр, 32 часа
Чистые и смешанные состояния в квантовой механике. Матрица плотности: общие свойства, эволюция во времени. Матрица плотности составной системы. Спиновая матрица плотности; параметризация. Статистические тензоры. Ограничения на спиновую матрицу плотности, вытекающие из свойств симметрии системы. Поляризационная матрица плотности фотонов. Аппарат матрицы плотности в теории каскадных переходов. Аппарат матрицы плотности в теории столкновений: поляризация и корреляции в ядерных реакциях, атомных столкновениях, в процессах взаимодействия и распада элементарных частиц. Концепция матрицы плотности в разработке принципиальных вопросов квантовой механики.
Лектор: профессор Сорокин А.А.
8 семестр, 32 часа и 9 семестр, 36 часов
Двухсеместровый курс посвящен рассмотрению основ физики сверхтонких взаимодействий: взаимодействиям атомных ядер с окружающими зарядами (электронами и ионами) и магнитными и электрическими моментами в атомах, молекулах и конденсированных средах (электрическое монопольное и квадрупольное, магнитное дипольное взаимодействия). Рассмотрены также сверхтонкие взаимодействия в "искусственных" системах: мюонных атомах, мезоатомах, в мюонии и позитронии.
Излагаются основы методов исследования сверхтонких взаимодействий с целью определения как ядерных характеристик (зарядовые распределения, электрические квадрупольные и магнитные дипольные моменты ядер), так и некоторых характеристик электронной структуры конденсированных сред, в частности, магнетиков.
Главное внимание уделено ядерным методам: эффекту Мессбауэра, возмущенным угловым распределениям и корреляциям ядерных излучений, ориентированию ядер при низких температурах. Кратко рассмотрены также радиочастотные методы (ЯМР, ЯКР, ЭПР) и методы прецизионной лазерной спектроскопии.
Лектор: профессор Тулинов А.Ф.
9 семестр, 36 часов
Проявление общих свойств конденсированного состояния в твердых телах, жидкостях, кластерах, атомных ядрах, нейтронных звездах. Кристаллическое строение твердых тел. Межатомные силы. Элементы динамики решетки. Тепловые свойства твердого тела. Электроны в периодических полях. Металлы, полупроводники. Магнитные свойства конденсированного вещества. Магнитные жидкости. Элементы радиационной физики твердого тела. Применение ядерно-физических методов при изучении конденсированных сред.
Лектор: профессор Балашов В.В.
9 семестр, 36 часов
Реакции, идущие через составное ядро. Оптическая модель. Когерентное и некогерентное рассеяние адронов на ядрах. Рассеяние электронов. Фотоядерные реакции. Неупругое рассеяние электронов и адронов как метод ядерной спектроскопии. Реакции перезарядки. Гигантские резонансы. Реакции квазиупругого выбивания и передачи нуклонов и кластеров. Поляризационные явления и эффекты выстраивания в реакциях. Ядер-ядерные взаимодействия, столкновения релятивистских ядер. Исследования с пучками радиоактивных ядер. Статистические модели ядерных реакций. Деление ядер. Пион-ядерные и каон-ядерные взаимодействия. Нуклонная изобара в ядре. Гиперядра. Общие вопросы теории ядерного вещества. Ядерные исследования в антипротонами. Мезоатомные и мезомолекулярные процессы. Астрофизические аспекты физики ядерных реакций.
Лектор: доцент Платонов С.Ю.
9 семестр, 36 часов
Курс посвящен рассмотрению основ физики ядерного деления: основным закономерностям процесса деления тяжелых ядер, современным теоретическим моделям описания физических явлений, связанных с ядерным делением (модель жидкой капли, модель двугорбого барьера деления, флуктуационно-диссипативная динамика). Излагаются основы методов исследования динамических аспектов реакции вынужденного деления.
Кратко рассмотрены также основные положения статистической теории ядерных реакций. Анализируются современные подходы к анализу зависимости плотности уровней от энергии, углового момента, деформации и типа симметрии формы ядра.
Лектор: Обуховский И.Т., к.ф.-м.н.
9 семестр, 36 часов
Курс лекций "Спектроскопия и структура адронов" рассчитан на студентов, специализирующихся в ядерной физике (как теоретиков так и экспериментаторов), и ставит перед собой задачу ознакомить их с проблемами физики элементарных частиц и теории сильных взаимодействий. Прежде всего подчеркивается, что современная теория сильных взаимодействий - квантовая хромодинамика (КХД) - возникла в результате развития кварковой модели, предложенной в свое время из стремления описать спектроскопию адронов на основе простых принципов симметрии и инвариантности. В связи с этим большое внимание уделено группам симметрии (изотопической, унитарной, перестановочной и др.) и соответствующему математическому аппарату (теория представлений групп Ли и симметрической группы). На этой основе изложена кварковая модель и продемонстрировано, как принцип локальной неабелевой калибровочной инвариантности реализован в лагранжиане КХД.
Далее, достаточное внимание уделено глубоконеупругому рассеянию электронов на нуклонах и ядрах, сыгравшему в адронной физике роль, аналогичную основополагающему опыту Резерфорда в ядерной физике. В связи с этим изложены основные положения партонной модели, включая аппарат структурных функций, и освещены еще не решенные проблемы, например EMC-эффект.
Наконец, рассмотрен спектр тяжелого кваркониума (чармоний и боттомоний), интерпретация которого имела для КХД столь же большое значение, что и спектр атома водорода в квантовой теории. В связи с проблемой конфайнмента и других непертрубативных эффектов сопоставляются спектры кваркония и позитрония дано общее рассмотрение спектра легких адронов.
Лектор: профессор Блохинцев Л. Д.
10 семестр, 32 часа
Первая часть курса посвящена методам теории нескольких тел. Рассматриваются следующие основные вопросы: уравнение Липпмана-Швингеpа для задачи двух тел, трехчастичные уравнения Фаддеева для T-матрицы, волновой функции и операторов перехода, уравнения Фаддеева-Якубовского для системы четырех тел, методы сепарабилизации потенциала и t-матрицы в задаче нескольких тел.
Во второй части курса рассматриваются диаграммные и дисперсионные методы в теории рассеяния. Излагаются следующие основные вопросы: унитарность и аналитичность S-матрицы, аналитические свойства парциальной и полной амплитуд в потенциальном рассеянии, формализм нерелятивистских диаграмм Фейнмана, аналитические свойства амплитуд диаграмм Фейнмана, вершинные части нерелятивистских диаграмм, вершинные функции и вершинные константы, периферийная модель, дисперсионный К-матричный подход, дисперсионные соотношения для парциальной амплитуды рассеяния и амплитуды рассеяния вперед.
Лектор: Иванов В.А., старший преподаватель
10 семестр, 32 часа
Рассматриваются различные методы получения нейтронов, особенности экспериментов с нейтронами, вопросы монохроматизации нейтронов и регистрации. Нейтрон, как элементарная частица. Упругое рассеяние и радиационный захват. Поведение нейтронов в макроскопических средах на качественном уровне в простейшей модели. В модели непрерывного замедления получен энергетический спектр замедляющихся нейтронов и рассмотрено протекание процесса замедления во времени. Дано понятие о решении задач переноса нейтронов методом Монте-Карло. Подробно рассматривается физика нейтронов малой энергии (нейтронная оптика). Когерентное и некогерентное рассеяние. Длины рассеяния и методы их измерения. Рассеяние в магнитных средах. Когерентные явления не зависящие от структуры. Методы поляризации нейтронов малой энергии. Ультра-холодные нейтроны, методы получения и основные свойства.
Лектор: Коренман Г.Я., д.ф.-м.н.
10 семестр, 32 часа
Спецкурс содержит систематическое изложение физики процессов, происходящих в адронных и мюонных атомах. Разделы курса:
Лектор: Сафронов А.Н., д.ф.-м.н.
10 семестр, 32 часа
Курс лекций посвящен изложению современной теории сильных взаимодействий и некоторых ее приложений к исследованию процессов адрон-адронного рассеяния. Материал подразделяется на три части. В первой части курса излагаются строгие результаты, полученные к настоящему времени в рамках квантовой теории калибровочных полей. В ней рассматриваются, в частности, такие вопросы как теория поля Янга-Милса, теория перенормировок в квантовой хромодинамике (КХД), уравнение Гелл-Мана-Лоу и ренормгрупповые свойства эффективного взаимодействия в КХД, явление асимптотической свободы.
Во второй части курса излагаются важные для современного этапа развития теории сильных взаимодействий идеи, находящиеся в стадии разработки и существующие непертурбативные подходы в КХД. В частности, особое внимание уделяется изложению современных подходов к явлению конфайнмента. Наконец в третьей, заключительной части курса даются приложения рассмотренных непертрубативных подходов в КХД к теории адрон-адронных взаимодействий в области низких и промежуточных энергий.
Лектор: Строковский Е.А., д.ф.-м.н.
10 семестр, 32 часа.
Рассматриваются актуальные проблемы физики ядра и элементарных частиц в т.н. "переходной" области энергий, где принципиально важен учет кварковой структуры элементарных частиц и релятивистских явлений, методы пертурбативной квантовой хромодинамики еще неприменимы, а методы традиционной ядерной физики низких энергий уже не адекватны исследуемым явлениям. (Эта область исследований часто называется также "релятивистской ядерной физикой"). Предмет и методы исследований, характерные для этой области физики, составляют основное содержание спецкурса.
В лекциях даются сведения об основных центрах исследований по релятивистской ядерной физике, характеризуется современное содержание их научных программ и подробно разбираются отдельные, наиболее актуальные, направления экспериментальных и теоретических исследований в этой области ядерной физики.
Особое внимание уделено таким проблемам, как (i) структура легких ядер при малых расстояниях между их конституентами (не обязательно нуклонами), (ii) свойства сильно возбужденной ядерной материи и влияние ядерной среды на свойства адронных резонансов в ней, (iii) явления подпорогового рождения частиц в столкновениях с участием ядер, (iv) поиск кварк-глюонной плазмы. Обращается внимание на роль спина и высокую информативность данных о поляризационных эффектах, исследованию которых в последнее десятилетие посвящено более половины научных работ, опубликованных по физике частиц во всем мире. Обсуждение отталкивается от конкретных, наиболее ярких, экспериментов, выполненных как в российских, так и зарубежных центрах. В необходимых случаях делается акцент на такие особенности эксперимента, знание которых необходимо студентам, специализирующимся в теории.
Уровень изложения ориентирован на студентов 4-5 курсов университета, специализирующихся по ядерной физике и физике элементарных частиц.
Лектор: Недорезов В. Г., д.ф.-м.н.
10 семестр, 32 часа.
Цель курса - подготовка к работе на современных экспериментальных установках, изучение аппаратурного и программного обеспечения экспериментов, систем сбора и обработки данных.
В результате изучения данного курса студент получает знания о физике электромагнитных взаимодействий ядер и нуклонов при средних энергиях, аппаратурном обеспечении экспериментов, программах сбора и обработки данных.