Толстой Л.Н

Кафедра общей ядерной физики. Атомная физика Материалы к зачету

Корпус построен в 1949–1952 гг. Включает две бронзовые фигуры П. Н. Лебедева и А. Г. Столетова на высоких пьедесталах из полированного красного гранита и парно расположенные светильники в виде металлических колонн с пятью плафонами, установленные на парадной лестнице главного входа.

За время своего существования (с 1933 г.) физический факультет МГУ подготовил более 25 тысяч специалистов-физиков, на факультете защитили диссертации более 500 докторов и около 4 тысяч кандидатов наук.
На физическом факультете МГУ сделано 24 официально зарегистрированных открытия из общего числа около 350 открытий по всем разделам естественных наук. Каждый третий академик и член-корреспондент Российской академии наук в области физики, геофизики и астрономии - выпускник физфака МГУ.
На физическом факультете в разные годы работали 81 академик и 58 членов-корреспондентов Петербургской академии наук, Академии наук СССР и Российской академии наук, 5 лауреатов Нобелевской премии, 49 лауреатов Ленинской премии, 99 лауреатов Сталинской премии, 143 лауреата Государственной премии СССР и Российской Федерации.
Восемь ученых-физиков СССР и России удостоены Нобелевских премий за исследования в области физики. Из них пятеро работали на физическом факультете.

Факультет подразделяется на 40 кафедр, которые объединены в 7 отделений:
1. Отделение экспериментальной и теоретической физики:
– кафедра теоретической физики [theorphys.phys.msu.ru ];
– кафедра математики [matematika.phys.msu.ru ];
– кафедра молекулярной физики [molphys.phys.msu.ru ];
– кафедра общей физики и молекулярной электроники [vega.phys.msu.ru ];
– кафедра биофизики [biophys.phys.msu.ru ];
– кафедра медицинской физики [medphys.phys.msu.ru ];
– кафедра английского языка [msuenglishphd.webs.com ];
– кафедра квантовой статистики и теории поля;
– кафедра общей физики [genphys.phys.msu.su ];
– кафедра физики наносистем [nano.phys.msu.ru ];
– кафедра физики частиц и космологии [ppc.inr.ac.ru ];
– кафедра физико-математических методов управления [physcontrol.phys.msu.ru ];
2. Отделение физики твердого тела:
– кафедра физики твердого тела [kftt.phys.msu.ru ];
– кафедра физики полупроводников [semiconductors.phys.msu.ru ];
– кафедра физики полимеров и кристаллов [polly.phys.msu.ru ];
– кафедра магнетизма [magn.phys.msu.ru ];
– кафедра физики низких температур и сверхпроводимости [mig.phys.msu.ru ];
– кафедра общей физики и физики конденсированного состояния [ferro.phys.msu.ru ];
3. Отделение радиофизики и электроники:
– кафедра физики колебаний [osc.phys.msu.ru ];
– кафедра общей физики и волновых процессов [ofvp.phys.msu.ru ];
– кафедра акустики [acoustics.phys.msu.ru ];
– кафедра фотоники и физики микроволн [photonics.phys.msu.ru ];
– кафедра квантовой электроники [quantum.phys.msu.ru ];
– кафедра физической электроники [physelec.phys.msu.ru ];
4. Отделение ядерной физики:
– кафедра атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники [affp.mics.msu.su ];
– кафедра физики космоса [cosmos.msu.ru/kafedra ];
– кафедра оптики и спектроскопии [opts.phys.msu.ru ];
– кафедра физики атомного ядра и квантовой теории столкновений [sinp.msu.ru/np_chair.php3 ];
– кафедра квантовой теории и физики высоких энергий [hep.phys.msu.ru ];
– кафедра физики элементарных частиц [hep.msu.dubna.ru/main ];
– кафедра физики ускорителей и радиационной медицины [

Заведующий кафедрой
профессор Ишханов Борис Саркисович

Весной 1946 года Дмитрий Владимирович Скобельцын организовал на физическом факультете МГУ и возглавил спецкафедру, которая должна была обеспечить высококачественную подготовку специалистов по ядерным специальностям. Академик Д.В. Скобельцын был основателем ядерной физики в СССР. Его научная деятельность охватывала различные направления ядерной физики, физики космических лучей, физики высоких энергий, квантовой электродинамики. Д.В. Скобельцын основал Научно-исследовательский институт ядерной физики МГУ и был его директром с 1946 по 1960 г.

Академик В.И.Векслер (1907-1966)

В 1949 году было проведено разделение спецкафедры на пять кафедр. Кафедру ускорителей возглавил Владимир Иосифович Векслер. В декабре 1949 г. на кафедре состоялся первый выпуск - 10 студентов, большинство которых пришло в МГУ с фронта.

К работе на кафедре ускорителей В.И. Векслер привлек А.А. Коломенского и В.А. Петухова - крупнейших специалистов по физике ускорителей и одновременно блестящих лекторов. С конца 50-х годов кафедра ускорителей, помимо подготовки специалистов по физике ускорителей и физике ядерных взаимодействий, стала организатором учебного процесса по завершающему разделу курса общей физики для всех студентов физического факультета МГУ - курсу ядерной физики.

В 1961 году В.И. Векслер переехал в Дубну, где возглавил Лабораторию высоких энергий ОИЯИ. Заведующим кафедрой стал Андрей Александрович Коломенский. Кафедра проводила подготовку специалистов как по физике ускорителей и физике плазмы, так и по физике ядерных процессов. В связи с этим название кафедры было несколько расширено и она стала называться «Кафедра ядерных взаимодействий и ускорителей».

С годами на кафедре сложились два основных научных направления, успешно взаимодействующих в физических исследованиях. Физика пучков заряженных частиц и физика плазмы составляла предмет главных научных интересов проф. А.А. Коломенского и его учеников В.К. Гришина и О.И. Василенко. Изучение возбужденных состояний атомных ядер и ядерных реакций было предметом научных исследований Б.С. Ишханова, И.М. Капитонова, В.Г. Сухаревского, Ф.А. Живописцева, Н.Г. Гончаровой, Э.И. Кэбина. А.В. Шумаков посвятил свои усилия проблемам автоматизации физического эксперимента. Одновременно с подготовкой студентов кафедры по этим основным научным направлениям, сотрудники кафедры преподавали заключительный раздел курса общей физики - физику ядра и частиц студентам физического факультета МГУ, что включало чтение лекций, семинарские занятия и практикум.

В 1987 году кафедра получила новое наименование «Кафедра общей ядерной физики». Заведующим кафедрой был избран профессор Борис Саркисович Ишханов.

Профессор А.А.Коломенский
(1920-1990)

Сотрудники кафедры читают для студентов свыше сорока спецкурсов. Разнообразие тем спецкурсов соответствует основным направлениям подготовки выпускников кафедры. К чтению спецкурсов привлекаются профессора других кафедр физического факультета и научные сотрудники НИИЯФ.

Общий ядерный практикум является неотъемлемой частью обучения на физическом факультете МГУ. Ежегодно его выполняют более 300 студентов 25 различных кафедр. Основная задача практикума - освоение новых методов проведения и анализа сложнейших научных экспериментов в ядерной физике - физике частиц и физике взаимодействий. Студенты знакомятся с современной экспериментальной аппаратурой, самостоятельно проводят измерения и обработку различных ядерных характеристик и ядерных реакций. Ежегодно к работе в практикуме привлекается около 20 преподавателей кафедры, сотрудников и аспирантов НИИЯФ. Кроме того, как показал опыт последних лет, широкое привлечение молодых сотрудников НИИЯФ для работы со студентами в практикуме оказывается важным как для более успешного взаимодействия со студентами, так и для профессиональной подготовки самих сотрудников.

Импульсный разрезной микротрон
непрерывного действия на 70 МэВ

Кафедрой общей ядерной физики физического факультета МГУ совместно с Н­ИИЯФ МГУ создан сайт «Ядерная физика в Интернете» (nuclphys.sinp.msu.ru), на котором в режиме открытого доступа публикуются учебные и справочные материалы по физике ядра и частиц и смежным дисциплинам. В первую очередь это материалы соответствующего раздела курса общей физики, читаемого на физических факультетах классических университетов. Одновременно происходит наполнение его материалом, касающимся спецкурсов и прикладных аспектов физики ядра.

Публикуемые материалы размещены в нескольких разделах:

  • материалы общего курса (лекционные материалы, задачи и их решения, методические разработки и т.п.);
  • материалы спецкурсов;
  • справочные материалы (линк-листы сайтов научных центров, научных журналов, учебных материалов, опубликованных на других сайтах по ядерной физике и смежной тематике, интерфейсы и ссылки на базы ядерных данны х и т.п.);
  • автоматизированные системы проверки и самопроверки знаний;
  • виртуальные консультации;
  • виртуальный лабораторный практикум и др.

Материалами сайта пользуются студенты и преподаватели как физичекого факультета МГУ, так и других вузов.
Основные направления научной работы на кафедре: физика ускорителей, фундаментальная ядерная физика, физика высоких энергий, радиационные процессы и новые материалы, поддержка и развитие баз данных по ядерной физике, в частности, по физике электромагнитных взаимодействий, радиоэкология, автоматизация эксперимента, компьютерное моделирование.

Кафедра заняла лидирующее положение в такой важной области, как генерация непрерывных сильноточных электронных пучков. На базе разработок, выполненных на кафедре, в ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ впервые в мире созданы ускорители с непрерывными электронными пучками большой мощности, которые, помимо фундаментальных исследований, оказались незаменимыми и при решении многих прикладных задач - таких, например, как трансмутация элементов, т.е. изменение элементного состава образца под действием интенсивного пучка частиц, что представляет интерес для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач.
На двухсекционном компактном ускорителе электронов с большой мощностью пучка, запущенном в 2001 г., проведены сеансы облучения образцов полупроводниковой техники, космических материалов. Совместно с НПП Торий изготовлены три секции ускоряющих структур для строящегося в Институте ядерной физики г. Майнц (ФРГ) двустороннего микротрона с непрерывным пучком электронов на энергию 1,5 ГэВ.

Главное преимущество ускорителей непрерывного действия - стопроцентный фактор заполнения рабочего цикла, т.е. в таких ускорителях пучок генерируется непрерывно, в отличие от импульсных ускорителей, где доля времени существования пучка обычно составляет 0,1%. За счет этого максимальная скорость набора статистики на 2-3 порядка выше, чем на импульсных ускорителях, что дает возможность изучать редкие процессы с малыми сечениями, недоступные для наблюдения на обычных ускорителях.

Сотрудники кафедры, студенты и аспиранты занимаются также теоретическими исследованиями, в частности, исследованиями структуры и свойств мультипольных резонансов в сечениях ядерных реакций. В рамках сотрудничества Московского государственного университета, Национальной лаборатории JLAB (США) и Национального института ядерной физики (Италия) на основе модели, развитой в ОЭПВАЯ НИИЯФ МГУ, выполнен анализ экспериментальных данных по рождению пионных пар виртуальными фотонами, полученных международной коллаборацией CLAS на непрерывном пучке электронов ускорителя нового поколения JLAB (США).

Выполнен ряд теоретических и экспериментальных исследований, посвященных физике электромагнитного излучения релятивистских электронов в различных средах. Исследования проводились с целью поисков эффективных источников коротковолнового излучения и новых методов структурной диагностики конденсированных сред и анализа параметров ускоренных пучков частиц. Была показана практическая возможность создания на этой основе источника тормозного излучения с интенсивностью остронаправленного фотонного пучка, на порядок превышающей интенсивность традиционных источников. Эти источники, при использовании пучков электронов с энергиями до десятка МэВ, будут иметь компактные размеры, но обладать существенно более высокой эффективностью, чем ныне существующие аналоги. Экспериментальные исследования в рассматриваемом направлении проводились на базе ускорителей нового поколения.

Развитие и совершенствование информационного обеспечения - общая проблема для различных областей человеческой деятельности. Физические исследования в целом (ядерно-физические, в частности), - лишь одна из них. Состояние дел в этой области в течение последних лет характеризуется стремительным ростом объемов получаемой, анализируемой и используемой информации с одновременным повышением требований к ее точности и надежности. Это непосредственно связывает эффективность научных исследований с прогрессом в области информационных технологий.

Несколько лет назад при координации и под руководством МАГАТЭ была создана международная сеть Центров ядерных данных для накопления, обработки и распространения ядерных данных. В состав сети входит и Центр данных фотоядерных экспериментов НИИЯФ МГУ. В ЦДФЭ за последние годы создано несколько больших реляционных баз данных (http://depni.sinp.msu.ru/cdfe/). Например, одна из баз содержит всю опубликованную информацию обо всех (~2500) известных в настоящее время стабильных и радиоактивных ядрах, база данных по ядерным реакциям содержит свыше 1 млн. наборов данных (объем > 500 Мб) из более чем 100 тыс. публикаций.
В 1996 г. на кафедре было создано новое направление научных исследований: «Радиационные процессы в твердом теле и новые материалы», что было вызвано необходимостью обеспечить подготовку специалистов и проведение исследований в области неравновесных процессов, сопровождающих прохождение пучков ионов и молекулярных пучков через конденсированные среды. Такие процессы все шире используются при синтезе материалов с новыми свойствами, получить которые традиционными способами не представляется возможным. Другой сферой использования радиационных процессов, также непрерывно расширяющейся, является развитие ядерно-физических пучковых методик для диагностики состава и структуры материалов и для исследования явлений в твердом теле и на поверхности.

Студенты и аспиранты кафедры имеют возможность заниматься физикой высоких энергий. Исследования в этой области ведутся в НИИЯФ МГУ в Отделе экспериментальной физики высоких энергий (ОЭФВЭ). Отдел ведет исследования на крупнейших ускорителях мира: в DESY (Германия), на Тэватроне в США, в Европейском центре ядерных исследований CERN (Швейцария). Идет подготовка к экспериментам на большом адронном коллайдере, строящемся в CERN.

Важным направлением исследований является проблема малых доз ионизирующих излучений, имеющая не только радиобиологическое, но и социально-экономическое значение. Естественный фон Земли и подавляющее число случаев облучения относятся к малым дозам. Их биологическая опасность остается центральной и спорной проблемой радиационной медицины и радиоэкологии. Проведен сравнительный анализ действия малых доз на различные органы и ткани, рассмотрена проблема порога и делается вывод о его существовании.

В 1982 году проф. Б.С. Ишханов удостоен премии Совета министров СССР. Профессора кафедры Б.С. Ишханов и И.М. Капитонов являются авторами открытия №342 «Закономерность конфигурационного расщепления гигантского дипольного резонанса у легких атомных ядер» (1989 г.). Им же была присуждена Ломоносовская премия.

Материал из FFWiki.

Предмет Атомная физика Семестр 5 Тип лекция, семинар, лабораторная работа Отчётность зачёт, экзамен Кафедра Кафедра атомной физики, физики плазмы и микроэлектроники , Кафедра общей физики

О предмете

Состоит из двух частей: в начале расскажут немного про кванты вообще (даже <бра|кет> формализм упомянут), а потом эти знания надо будет применять для решения задачи об электронах в потенциале ядра. С одной стороны, первая часть курса является, по сути, повторением курса введения в кванты, а с другой, вторая часть курса превращается в веселую игру "угадай какие чиселки как надо складывать" из-за недостаточного знания этих самых квантов. Так что, если вы горите желанием узнать кванты на прилично уровне как можно скорее, то курс атомной физики вам в этом скорее всего не поможет.

Ну а для тех, кто таким желанием не горит, остается заметить, что курс на самом деле не такой уж и сложный, и если запомнить, как именно и какие чиселки надо складывать, на сколько палочек расщепится одна палочка в разных случаях, и как можно соединять палочки стрелочками, то все задачи решаются за минуту.

Готовится к зачету и экзамену удобнее всего по лекциям Попова и его же задачнику. Обратите внимание, что у 1 и 2 потока курс ведут разные кафедры, поэтому список вопросов может сильно различаться.

Альтернативное мнение

Вообще-то, большая часть "правил сложений чиселок", как и "количество палочек, на которые расщепляется одна палочка в разных случаях", на лекциях выводились относительно строго (по крайней мере у 1 потока). Некоторые же правила просто не могут быть выведены, так как носят чисто эмпирический характер и точная их проверка осуществляется исключительно путем числовых расчетов, так что тут дело не в "незнании квантов на приличном уровне".

Основные идеи

  • Описание объектов с помощью волн вероятности, которые рассчитываются из уравнения Шредингера
  • Замена классических формул на такие же формулы, только в операторном виде
  • Квантование всего и вся: уровней энергии, направлений векторов
  • Приближения наподобие E1>>E2, а значит работа в рамках теории возмущений .

Материалы к зачету

  • Нестеров Константин. Задачи к зачёту по атомной физике. Часть 1. 2014 (pdf)

Материалы к экзамену

  • Реальный теормин с экзамена, 2 поток, 2016 (jpg) - задачи теормина с краткими решениями
  • Решения задач теормина с сайта Авакянца, 2 поток, 2016 (pdf) - будьте внимательны, 11 задача решена неправильно
  • Краткая теория по всем темам курса, 2016 (pdf) -удобно, выжимка теории из задачника Попова
  • Написанные билеты, 2 поток, 2016 (pdf) - первая часть написана понятно и довольно толково, в конце - похуже

Литература

Учебники
  • Сивухин. Общий курс физики. Том 5. Атомная и ядерная физика. 2002 (djvu)
  • Шпольский. Атомная физика. Т1. Введение в атомную физику. 1974 (djvu)
  • Шпольский. Атомная физика. Т2. Основы квантовой механики и строение электронной оболочки атома. 1974 (djvu)
Задачники
  • Красильников, Попов, Тихонова. Сборник задач по атомной физике. 2010 (pdf) - теоретическая справка и задачи с решениями
Дополнительно
  • Феймановские лекции. Квантовая механика, часть 1 (pdf) - отчаянно рекомендуется всем, кто хочет реально понять кванты