Περιγραφή θέματος

  • Γενικά

    Πυρηνική Φυσική ΙI

    Διδάσκων : Ν. Νικολής

    Περιγραφή : Πυρηνικά Πρότυπα (συλλογική κίνηση, ανεξάρτητη κίνηση νουκλεονίων). Πυρηνικές Αντιδράσεις (ελαστική - μη ελαστική σκέδαση, άμεσες αντιδράσεις, αντιδράσεις σύνθετου πυρήνα). Περιγράφονται δύο θεμελιώδη πυρηνικά πρότυπα για την περιγραφή των πυρηνικών ιδιοτήτων: Το πρότυπο της ανεξάρτητης κίνησης νουκλεονίων και το πρότυπο της συλλογικής κίνησης νουκλεονίων. Στο δεύτερο μέρος του μαθήματος, περιγράφονται βασικοί μηχανισμοί πυρηνικών αντιδράσεων που συμβαίνουν σε πειράματα με επιταχυντές και τα σχετικά θεωρητικά μοντέλα. Τονίζεται η αλληλεπίδραση μεταξύ θεωρίας και πειράματος, με σκοπό την κατανόηση των πυρηνικών ιδιοτήτων.

    Μαθησιακοί στόχοι μαθήματος :

    Το μάθημα παρέχει στο φοιτητή προχωρημένες γνώσεις για την κατανόηση πυρηνικών ιδιοτήτων και βασικών μηχανισμών πυρηνικών αντιδράσεων, σε σχέση με τα αντίστοιχα φαινομενολογικά μοντέλα. Τονίζεται η σύνδεση της θεωρίας με το πείραμα. Ειδικότερα μετά την επιτυχή ολοκλήρωση του μαθήματος ο φοιτητής /τρια θα είναι σε θέση

    • Να ερμηνεύει τα χαρακτηριστικά των πυρηνικών φασμάτων που οφείλονται σε συμπεριφορά απλού σωματίου, όπως το spin, η ηλεκτρική και η μαγνητική ροπή των πυρήνων.
    • Να ερμηνεύει τα χαρακτηριστικά των πυρηνικών φασμάτων που οφείλονται σε συλλογική κίνηση νουκλεονίων, όπως το spin και η πυρηνική ροπή αδράνειας.
    • Να ερμηνεύει πειραματικά αποτελέσματα που σχετίζονται με βασικούς μηχανισμούς πυρηνικών αντιδράσεων, όπως η ελαστική σκέδαση, η σύντηξη βαρέων ιόντων και η αποδιέγερση του σύνθετου πυρήνα.
    • Να εξοικειωθεί στην χρήση των φαινομενολογικών μοντέλων στην εξαγωγή χρήσιμων πυρηνικών παραμέτρων, όπως η εμβέλεια της πυρηνικής αλληλεπίδρασης, η ροπή αδράνειάς, η πυκνότητα των πυρηνικών καταστάσεων.

    Λέξεις κλειδιά : Αέριο Fermi. Μοντέλο φλοιών. Συλλογικό μοντέλο. Μοντέλο περιστρεφόμενης υγρής σταγόνας. Καταστάσεις υψηλού spin. Σκέδαση πυρήνων. Πυρηνικές αντιδράσεις. Σκέδαση ηλεκτρονίων. Οπτικό μοντέλο. Σύνθετος πυρήνας.  

  • 1 - Το μοντέλο του αερίου Fermi

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Περιγράφεται το απλούστερο μοντέλο ανεξαρτήτων σωματίων για τον πυρήνα, το μοντέλο του αερίου Fermi και οι βασικότερες εφαρμογές του.

    Λέξεις κλειδιά : Αέριο Fermi. Πυρηνική σταθερότητα. Χώρος φάσεων. Ενέργεια συμμετρίας. Κατανομή Fermi-Dirac. Πυκνότητα πυρηνικών καταστάσεων. 

  • 2 - Το μοντέλο των φλοιών

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ανεξάρτητη κίνηση νουκλεονίων σε κεντρικό δυναμικό. Το δυναμικό του αρμονικού ταλαντωτή. Οι μαγικοί αριθμοί. Η αλληλεπίδραση spin-orbit. Η ενεργός μάζα του νουκλεονίου. Παραδείγματα εύρεσης του spin και ομοτιμίας ενός περιττού πυρήνα στα πλαίσια του μοντέλου των φλοιών. 

    Λέξεις κλειδιά : Μοντέλο φλοιών. Αρμονικός ταλαντωτής. spin-orbit. Ενεργός μάζα. Spin. Parity. Μαγνητική ροπή. Τετραπολική ροπή. 

  • 3 - Συλλογικά Φαινόμενα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ενδείξεις συλλογικής συμπεριφοράς σε πυρήνες. Περιγραφή του παραμορφωμένου πυρηνικού σχήματος. Συλλογικά ενεργειακά φάσματα. 

    Λέξεις κλειδιά : Συλλογική κίνηση. Αρμονικός ταλαντωτής. Πυρηνική παραμόρφωση. Ενεργειακό φάσμα.

  • 4 - Ειδικά θέματα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Το μοντέλο της περιστρεφόμενης υγρής σταγόνας. Καταστάσεις υψηλού spin.

    Λέξεις κλειδιά : Συλλογική κίνηση. Υγρή σταγόνα. Πυρηνικό spin. Ενεργειακό φάσμα. 

  • 5 - Εισαγωγή στις Πυρηνικές Αντιδράσεις

    Περιγραφή θεματικής ενότητας : Ιστορική αναδρομή. Κινηματική δύο σωμάτων. Νόμοι διατήρησης. Τύποι αντιδράσεων. Η ενεργός διατομή. Μετασχηματισμοί γωνιών και ενεργών διατομών. Εξασθένιση δέσμης. Επιταχυντές. Σκέδαση Rutherford. Κβαντική σκέδαση. Σκέδαση ηλεκτρονίων. Αντίστροφες αντιδράσεις. Ποιοτικά χαρακτηριστικά πυρηνικών. αντιδράσεων. Αντιδράσεις σύνθετου πυρήνα και άμεσες αντιδράσεις. 

    Λέξεις κλειδιά : Κινηματική δύο σωμάτων. Νόμοι διατήρησης. Ενεργός διατομή. Κινηματικοί μετασχηματισμοί. Εξασθένιση δέσμης. Επιταχυντές. Σκέδαση Rutherford. Κβαντική σκέδαση. Σκέδαση ηλεκτρονίων. Αντίστροφες αντιδράσεις. Άμεσες αντιδράσεις. Σύνθετος πυρήνας. 

  • 6 - Το οπτικό μοντέλο της ελαστικής σκέδασης και το στατιστικό μοντέλο της αποδιέγερσης του σύνθετου πυρήνα

    Περιγραφή θεματικής ενότητας: Περιγράφεται το οπτικό μοντέλο της ελαστικής σκέδασης και το μοντέλο του Weisskopf για την αποδιέγερση του σύνθετου πυρήνα. 

    Λέξεις κλειδιά: Ελαστική σκέδαση. Απορρόφηση. Οπτικό μοντέλο. Σύνθετος πυρήνας. Μοντέλο Weisskopf. 

  • Βιβλιογραφία

    • Cottingham W. N., Greenwood D. A., "Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική", Γ. ΔΑΡΔΑΝΟΣ - Κ. ΔΑΡΔΑΝΟΣ Ο.Ε (2002)
    • G.R. Satchler, "Εισαγωγή στις Πυρηνικές Αντιδράσεις", ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΠΑΠΑΖΗΣΗ ΑΕΒΕ (1999) 
    • P.E. Hodgson, E. Gadioli and E. Gadioli Erba, "Introductory Nuclear Physics", Oxford Science Publications (1997).