Вопросы по дисциплине «Физика ядра и ионизирующего излучения»
Для студентов 3 курса специальности
Ядерная и радиационная безопасность»
1. Структура материи. Виды взаимодействий. Поколения фундаментальных частиц. Классификация элементарных частиц. Стандартная модель.
2. Основные понятия квантовой хромодинамики. Диаграммы Фейнмана – электрон-позитронная аннигиляция, образование электрон-позитронной пары в поле ядра, распад мюона, рассеяние электрона на электроне.
3. Гипотеза Большого Взрыва. Космологическая сингулярность. Космическая инфляция. Разделение взаимодействий. Темные века. Реликтовое излучение. Образование звезд и галактик. Расширение Вселенной. Космологическое красное смещение.
4. Источники энергии и эволюция звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Образование протозвезды. Горение водорода. CNO-цикл. Горение гелия. a-процесс. s -процесс. r -процесс. Красные гиганты. Белые карлики. Нейтронные звезды. Типы сверхновых. Происхождение и распространенность химических элементов.
5. Энергия связи. Зависимость удельной энергии связи от массового числа. Протонно-нейтронная диаграмма. Барионный заряд. Спин ядра. Изотопический спин. Магические ядра. Остров стабильности.
6. Ядерные модели – капельная модель, оболочечная модель, кластерная модель. Формула Вайцзеккера, и связь ее слагаемых с различными моделями.
7. Магнитный момент ядра и частиц. Сверхтонкая структура спектральных линий. Расщепление спектральных линий в магнитном поле. Опыт Зеемана.
8. Ядерный магнитный резонанс. Опыт Штерна-Герлаха. Опыт Раби. ЯМР-томография – принцип действия и применение.
9. Прямые ядерные реакции. Время ядерной реакции и необходимые условия. Реакции срыва и подхвата, реакции скалывания, выбивание кластеров, образование звёзд. Рождение элементарных частиц.
10. Реакции, идущие через составное ядро. Время ядерной реакции. Неупругое рассеяние, механизм испарения нуклонов, деление ядер. Резонансные реакции. Формула Брейта – Вигнера.
11. Электроядерные и фотоядерные реакции. Гигантский мультипольный резонанс. Описание эффекта с точки зрения различных ядерных моделей.
12. Альфа-распад. Механизм распада и необходимые условия. Закон Гейгера-Неттола. Испускание кластеров.
13. Бета-минус превращение. Бета-плюс превращение. Электронный захват. Необходимые условия для бета-превращений. Распределение энергии и импульса между дочерними частицами. бета-спектр. Нарушение пространственной симметрии при распаде Co-60. Двойные бета-превращения. Связанные бета-превращения
14. Правила отбора при бета-превращениях. Роль момента импульса. Задержанные бета-превращения. Образование запаздывающих нейтронов.
15. Механизм испускания ядрами фотонного изучения. Мультипольность гамма-излучения. Метастабильные ядра. Внутренняя конверсия и парная конверсия. Образование характеристического излучения. Электроны Оже.
16. Эффект Мёссбауэра. Механизм эффекта. Необходимые условия для обнаружения. Наблюдаемые спектры. Применение.
17. Цепочки радиоактивных превращений нуклидов. Подвижное равновесие. Вековое равновесие. Природные радиоактивные ряды.
18. Спонтанное деление ядер. Описание причин деления с точки зрения различных ядерных моделей. Распределение масс осколков. Двугорбая потенциальная яма и подбарьерный резонанс.
19. Деление ядер урана нейтронами различных энергий. Цепная ядерная реакция деления. Критичность. Формула четырех сомножителей. Роль запаздывающих нейтронов в управлении цепной реакцией деления.
20. Ядерные взрывные устройства. Пушечная и имплозивная схемы. Бустерная термоядерная сборка. Двухступенчатая конструкция Теллера-Улама. «Слойка-LiDочка» Сахарова-Гинсбурга.
21. Принципы работы и устройство ядерных реакторов. Особенности конструкции и работы ВВЭР (Водо-Водяной Энергетический реактор), РБМК (Реактор Большой Мощности Канальный), реакторов на тяжелой воде, реакторов с кипящим слоем.
22. Подкритические сборки, управляемые ускорителями заряженных частиц. Принципы работы. Решаемые задачи.
23. Токамак и стеллатор – принципы работы, общие и отличительные признаки. Мюонный катализ.
24. Сечение и канал реакции. Закон ослабления узкого пучка. Средняя длина свободного пробега.
25. Механизмы взаимодействия первичной заряженной частицы с веществом. Дельта-электроны. Пробег заряженных частиц в веществе. Потери энергии (полная потеря энергии) и линейная передача энергии (ЛПЭ).
26. Удельные ионизационные потери энергии. Кривая Брэгга. Радиационные потери энергии заряженными частицами при их прохождении через вещество. Тормозное излучение. Излучение Вавилова-Черенкова.
27. Реакции взаимодействия фотонного ионизирующего излучения с веществом – упругое рассеяние, фотоэффект, эффект Комптона, образование электрон-позитронных пар, ядерный фотоэффект. Зависимость эффектов от энергии излучения и от атомного номера поглотителя.
28. Рассеяние и поглощение нейтронов в веществе. Замедление нейтронов. Средняя длина пробега нейтрона в веществе. Транспортная длина пробега. Длина замедления.
29. Виды источников ионизирующего излучения. Рентгеновские трубки. Ускорители заряженных частиц. Радионуклидные источники. Ядерные реакторы и ядерные взрывы как источники ионизирующего излучения. Природные источники ионизирующего излучения.