Podstawy fizyki jądrowej i cząstek elementarnych 0900-FS2-2PFJ

Profil studiów: ogólnoakademicki
Forma studiów: stacjonarne
Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy, moduł "Fizyka doświadczalna"
Dziedzina i dyscyplina nauki: Nauki fizyczne, fizyka
Rok studiów/semestr: 2 rok/3 semestr, studia II stopnia (fizyka doświadczalna)
Wymagania wstępne: Zaliczony na I stopniu przedmiot Budowa materii oraz znajomość podstaw mechaniki kwantowe
Liczba godzin zajęć dydaktycznych: Wykład 30 godz., laboratorium 30 godz.
Metody dydaktyczne: Wykład w formie prezentacji multimedialnej, w miarę możliwości wzbogacony o pokaz doświadczeń związanych z tematyką zajęć (notatki z wykładu dostępne są na stronie e-learningowej);laboratorium: samodzielne wykonanie 4 ćwiczeń ściśle związanych z tematyka wykładu, opracowanie wyników ćwiczeń i przygotowanie końcowego opisu jako praca własna.
Punkty ECTS: 7
Bilans nakładu pracy studenta: Udział w wykładach (30 godz.), udział w zajęciach laboratoryjnych (30 godz.), udział w konsultacjach (3 godz.), szkolenie BHP - 1 godz., praca własna (przygotowanie się do zajęć laboratoryjnych oraz opracowywanie opisów do ćwiczeń laboratoryjnych w domu - (2+1)*30=90 godz.), przygotowywanie się do egzaminu pisemnego i udział w egzaminie - 15 godz. W sumie - 169 godz.
Wskaźniki ilościowe: Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela - 61 godz. - 3,6 punktów ECTS, nakład pracy związany z zajęciami praktycznymi, laboratorium) - 30 godz. (można przyjąć proporcjonalny udział tych zajęć w sumarycznych punktach ECTS, czyli 30/169*7=ok. 1 ECTS)

Tematy podejmowane na Wykładzie:
1. Przypomnienie podstawowych pojęć z dziedziny fizyki jądrowej (nazewnictwo).
2. Przekrój czynny (liniowy i masowy współczynnik absorpcji). Oddziaływanie z materią cząstek naładowanych. Oddziaływanie promieniowania gamma z materią. Biologiczne oddziaływanie promieniowania jonizującego.
3. Zasady działania i zastosowanie wybranych detektorów promieniowania (cechy detektorów, ogólne zasady działania detektorów, wydajność detektorów, zdolność rozdzielcza detektorów). Elementy dozymetrii.
4. Metody wytwarzania promieniowania jądrowego (rodzaje promieniowania i główne charakterystyki). Akceleratory.
5. Własności jąder atomowych i metody ich badania (ładunek jąder atomowych, rozmiary i kształt jąder atomowych, masa i energia wiązania jąder atomowych, deficyt masy, zależność energii wiązania od liczby masowej, liczby magiczne). Spin i moment magnetyczny jąder atomowych, parzystość jąder atomowych, statystyka jąder atomowych: Fermiego-Diraca, Bosego-Einsteina.
6. Modele struktury jądra atomowego (model gazu Fermiego, model kroplowy, model powłokowy, modele kolektywne, model optyczny).
7. Przemiany promieniotwórcze i prawa nimi rządzące (spontaniczne przemiany promieniotwórcze alfa, beta, gamma i ich charakterystyki, rodziny promieniotwórcze, ścieżka stabilności. Przypomnienie prawa rozpadu promieniotwórczego i podstawowych charakterystyk rozpadu, zastosowanie rozpadu promieniotwórczego.
8. Reakcje jądrowe (podział reakcji, zasady zachowania, reakcje wprost i poprzez jądro złożone, reakcje rezonansowe). Reakcje rozszczepienia, reakcje łańcuchowe, masa krytyczna. Budowa i zasada działania reaktora jądrowego. Reakcje syntezy termojądrowej, kryterium Lawsona. Pochodzenie pierwiastków.
9. Przegląd cząstek elementarnych („stare” i nowe liczby kwantowe, ogólny podział cząstek elementarnych). Elementy Modelu Standardowego. Leptony i kwarki. Neutrony (ogólne własności neutronów, oddziaływanie neutronów z materią, źródła neutronów, spowalnianie neutronów, detekcja neutronów, spektrometria neutronów).

Tematy podejmowane na Laboratorium:
- Prawo rozpadu promieniotwórczego.
- Zależność natężenia promieniowania gamma w funkcji odległości od źródła promieniotwórczego,
- Prawo absorpcji promieniowania.
- Rozpraszanie promieniowania gamma