Ядерная физика вопросы к экзамену мгу

Мгу ядерная физика. Кафедра общей ядерной физики

Декан — профессор Сысоев Николай Николаевич

Николай Николаевич Сысоев
— физик, кандидат (1980) и доктор (1995) физ.-мат. наук, профессор (1998), зав. кафедрой молекулярной физики (2002), заместитель декана (1998), декан физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. Член Ученых советов факультета (1992) и МГУ (1996), четырех диссертационных советов при МГУ (2000). Директор Центра гидрофизических исследований физического факультета (1991). Член Совета директоров Научного парка МГУ (2000). Председатель комиссии Ученого совета МГУ по научным вопросам (2002). Академик РАЕН (2000), академик международной академии наук экологии, безопасности человека и природы (1977), член Головного совета «Здравоохранение и экология человека» (1992), член экспертного совета по экологии при Московском комитете по науке и технологиям (1980), советник Министра Минпромнауки РФ (2001), помощник депутата Совета Федерации РФ (2002). Область научных интересов: физическая гидро- и газодинамика, физика взрывных процессов. Председатель редколлегии журнала «Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика, Астрономия». В МГУ читает курсы: «Физика горения и взрыва» и «Введение в молекулярную физику». Подготовил плеяду кандидатов наук, опубликовал свыше 200 научных работ и ряд монографий.

О факультете

Преподавание физики в Императорском Московском университете началось в 1755 году, в год учреждения Московского университета. Университет был основан в составе трех факультетов: философского, медицинского и юридического. Кафедра физики экспериментальной и теоретической
была одной из четырех кафедр философского факультета. В 1850 году был образован физико-математический факультет, в 1933 году — физический факультет.

У истоков развития современной физики стояли великие русские ученые, профессора Московского университета: А.Г. Столетов, открывший законы фотоэффекта; Н.А. Умов, впервые получивший общее уравнение движения энергии; П.Н. Лебедев, впервые экспериментально измеривший давление света на твердые тела и газы. Эти ученые получили мировое признание, они положили начало созданию в Московском университете физических научных школ мирового уровня. На физическом факультете работали и работают выдающиеся ученые. Достаточно назвать такие имена как С.И. Вавилов, А.А. Власов, Р.В. Хохлов, Н.Н. Боголюбов, А.Н. Тихонов, Л.В. Келдыш, В.А. Магницкий, Г.Т. Зацепин, А.А. Логунов, А.Р. Хохлов, В.Г. Кадышевский, А.А. Славнов, В.П. Маслов и многие другие. Семь лауреатов Нобелевской премии по физике из десяти российских Нобелевских лауреатов учились и работали на физическом факультете. Это академики И.Е. Тамм, И.М. Франк, Л.Д. Ландау, А.М. Прохоров, П.Л. Капица, В.Л. Гинзбург и А.А. Абрикосов.

Физический факультет Московского университета — это лучшее образование по физике в России и научные исследования мирового класса.

На семи (экспериментальной и теоретической физики, физики твердого тела, радиофизики и электроники, ядерной физики, геофизики, астрономии, дополнительного образования), включающих , можно получить классическое фундаментальное образование и вести научные исследования практически по всем современным направлениям экспериментальной и теоретической физики, геофизики и астрономии, по физике ядра и частиц, ускорителей, по физике твердого тела и наносистемам, по радиофизике и квантовой электронике, нелинейной оптике и лазерной физике, по классической и квантовой теории поля, теории гравитации, математической физике, по экологической и медицинской физике, по физике Земли и планет, океана и атмосферы, по физике космических лучей и физике космоса, по астрофизике черных дыр и пульсаров, по космологии и эволюции Вселенной и по многим другим направлениям, наконец, по менеджменту научных исследований и высоких технологий.

Научные исследования отделения ядерной физики ведутся на базе , астрономического отделения — на базе . Факультет имеет кафедры в в г. Дубне, в г. Протвино, в Черноголовке и в филиале МГУ в Пущино. Ученые факультета имеют широкие связи с университетами Европы, Америки, Азии, Австралии. Научная кооперация физического факультета МГУ с университетами России и мира — основа его интеграции в мировое образовательное пространство и научное сообщество.

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
. Каждый третий член Российской академии наук в области физики, геофизики, астрономии — выпускник физического факультета МГУ.

Учеными факультета сделано много выдающихся научных открытий, 35 профессорам факультета присвоено звание Заслуженного деятеля науки России, в разное время факультет окончили и работали на нем , 38 ученым присуждены Ленинские премии, 170 — Государственные премии, 70 — Ломоносовские премии. Трудно назвать другое высшее учебное заведение, другой академический или отраслевой научно-исследовательский институт России, в котором работало бы столько выдающихся ученых.

В настоящее время на факультете сложилась своя, присущая именно университету, школа подготовки научных кадров, основой которой является привлечение научной молодежи к активно ведущимся на факультете научным исследованиям. Характерной чертой университетского физического образования является его широта, позволяющая выпускнику физического факультета свободно и квалифицированно ориентироваться в любом из направлений современной физики. При этом часть студентов выполняет научные работы в ведущих институтах Российской академии наук и во многих других научных центрах России и мира.

У физиков, получивших образование на физическом факультете МГУ, нет проблем с устройством на работу как в России, так и за рубежом. Для них открыты самые престижные научные лаборатории и университеты. Успешно работают физики и в других областях человеческой деятельности (медицина, экология, экономика, финансы, бизнес, менеджмент и т.д.). И это не удивительно, так как выпускники факультета получают прекрасное образование по фундаментальной физике, высшей математике и компьютерным технологиям.

Более подробная информация о факультете:
Персональный доход (на ученого/преподавателя): 16600 USD

Число защищенных диссертаций/дипломы выпускников: 0.14

Материал из FFWiki.

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

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.