Fizyka jądrowa - Wydział Nowych Technologii i Chemii
Transkrypt
Fizyka jądrowa - Wydział Nowych Technologii i Chemii
"Z A T W I E R D Z A M" Dziekan Wydziału Nowych Technologii i Chemii Dr hab. inż. Stanisław CUDZIŁO, prof. nzw. WAT Warszawa, dnia .......................... SYLABUS PRZEDMIOTU NAZWA PRZEDMIOTU: Wersja anglojęzyczna: Fizyka jądrowa Nuclear physics Kod przedmiotu: WTCCNSI-FJ Podstawowa jednostka organizacyjna (PJO): Wydział Nowych Technologii i Chemii (prowadząca kierunek studiów) Kierunek studiów: chemia Specjalności: materiały niebezpieczne i ratownictwo chemiczne Poziom studiów: studia pierwszego stopnia Forma studiów: studia stacjonarne Język prowadzenia: polski Sylabus ważny dla naborów od roku akademickiego: 2012/2013 1. REALIZACJA PRZEDMIOTU Osoba prowadząca zajęcia (koordynatorzy): dr inż. Jarosław PUTON PJO/instytut/katedra/zakład: Wydział Nowych Technologii i Chemii, Instytut Chemii, Zakład Radiometrii i Monitoringu Skażeń 2. ROZLICZENIE GODZINOWE forma zajęć, liczba godzin/rygor (x egzamin, + zaliczenie, # projekt) semestr punkty ECTS razem wykłady ćwiczenia laboratoria IV 60 x 30 10 20 4 razem 60 x 30 10 20 4 projekt seminarium 3. PRZEDMIOTY WPROWADZAJĄCE WRAZ Z WYMAGANIAMI WSTĘPNYMI Matematyka. Znajomość podstaw rachunku prawdopodobieństwa i metod rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych. Fizyka. Znajomość podstaw mechaniki, elektromagnetyzmu i teorii atomu. 4. ZAKŁADANE EFEKTY KSZTAŁCENIA odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku Efekty kształcenia Symbol W1 Po zaliczeniu przedmiotu student posiada podstawową wiedzę dotyczącą budowy jądra atomowego. K_W08 W2 Student zna właściwości promieniowania jądrowego i formy jego oddziaływania z materią. K_W08, K_W10 W3 Student posiada podstawową wiedzę dotyczącą fizyki reaktorów jądrowych i energetyki jądrowej. K_W08 U1 Student potrafi analizować wyniki pomiarów parametrów promieniowania jądrowego. K_U07 U2 Student ma umiejętność posługiwania się sprzętem do pomiarów promieniowania jądrowego. K_U02, K_U11 K1 Student potrafi pracować i współdziałać w grupie. K_K02, K_K03 5. METODY DYDAKTYCZNE Wykład w formie audiowizualnej (30 godz.). Ćwiczenia rachunkowe obejmujące przede wszystkim rozwiązywanie zadań dotyczących właściwości jąder atomowych, prawa rozpadu promieniotwórczego i oddziaływania promieniowania z materią (10 godz.). Ćwiczenia laboratoryjne, w ramach których studenci zapoznają się ze sprzętem dozymetrycznym, wykonują pomiary intensywności promieniowania i efektów oddziaływania promieniowania z materią (20 godz.). 6. TREŚCI PROGRAMOWE lp 1. temat/tematyka zajęć Wiadomości wstępne liczba godzin wykł. ćwicz. lab. proj. semin. 2 Ogólna charakterystyka przedmiotu. Zarys rozwoju fizyki jądrowej. Elementy mechaniki relatywistycznej. 2. Podstawowe właściwości jąder atomowych 2 2 Składniki jądra i ich właściwości. Promień jądra. Izospin. Parzystość. Ładunek elektryczny. Spin. Moment magnetyczny. Energia wiązania jąder atomowych. Metody wyznaczania energii wiązania. 3. Modele jądra atomowego 2 Model kroplowy jądra atomowego. Ścieżka stabilności. Model powłokowy. Model gazu Fermiego. 4. Prawo rozpadu promieniotwórczego 2 2 4 2 2 4 Promieniotwórczość. Stała rozpadu i okres połowicznego zaniku. Rozpad sukcesywny. 5. Statystyczny charakter rozpadu Zastosowanie rozkładów Poissona i Gaussa do oceny wyników pomiarów w fizyce jądrowej. Optymalizacja dokładności pomiarów radiometrycznych. 2 6. Rozpady alfa i beta, promieniowanie gamma 2 Rodziny promieniotwórcze. Mechanizm rozpadu alfa. Rodzaje rozpadu beta. Prawdopodobieństwo przejść. Widmo energetyczne cząstek beta. Neutrino. Promieniowanie gamma – stany wzbudzone jąder. 7. Oddziaływanie cząstek naładowanych z materią 2 4 Straty energii na jonizację. Hamowanie radiacyjne. Promieniowanie Czerenkowa. 8. Oddziaływanie promieniowania elektromagnetycznego z materią 2 2 4 Fotoefekt. Rozpraszanie promieniowania. Efekt Comptona. Tworzenie par elektronowopozytonowych. 9. Przegląd metod detekcji promieniowania jądrowego 2 4 Rodzaje detektorów. Podstawy metod spektroskopowych. Pomiary w dozymetrii. 10. Promieniowanie jądrowe w środowisku i zastosowaniach praktycznych 2 Izotopy promieniotwórcze w środowisku naturalnym. Poziom promieniowania tła. Zastosowanie izotopów w badaniach naukowych, przemyśle i medycynie. 11. Neutrony 2 Źródła neutronów. Rodzaje oddziaływania neutronów z materią. Spowalnianie i dyfuzja neutronów. 12. Reakcje jądrowe i problemy rozpraszania cząstek 2 Mechanizm reakcji przez jądro złożone. Teoria Bohra. Reakcje oddziaływania bezpośredniego. Stacjonarny opis rozpraszania elastycznego. Przybliżenie Borna. 13. Reakcje rozszczepienia jąder atomowych 2 2 Oszacowanie energii reakcji rozszczepienia. Rola bariery potencjału. Przekroje czynne na rozszczepienie. Właściwości fragmentów rozszczepienia. 14. Energetyka jądrowa 2 Reaktory jądrowe. Bilans energii i stabilność pracy reaktora. Nowe konstrukcje reaktorów energetycznych. Perspektywy wykorzystania reakcji syntezy jąder lekkich w energetyce. Broń jądrowa i termojądrowa. 15. Nowe osiągnięcia fizyki jądrowej 2 Cząstki elementarne. Klasyfikacja cząstek. Promieniowanie kosmiczne. Metody detekcji. Miony. Cząstki jako nośniki oddziaływań. Struktura nukleonów. Symetria unitarna oddziaływań silnych. Razem 30 10 20 0 0 3 7. LITERATURA podstawowa: 1. E. Skrzypczak, Z. Szefliński, Wstęp do fizyki jądra atomowego i cząstek elementarnych. PWN 2002. 2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki 5 (rozdziały 43, 44 i 45), PWN 2005. 3. I.W. Sawieliew, Wykłady z fizyki 3 (rozdziały X i XI). PWN 1998. 4. G. Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, WNT, 2005. uzupełniająca: 1. K.W.Muchin, Doświadczalna fizyka jądrowa. PWN 1978. 2. J.S. Lilley, Nuclear Physics: Principles and Applications. Wiley 2002. 3. Strzałkowski, Wstęp do fizyki jądra atomowego. PWN 1978. 8. SPOSOBY WERYFIKACJI ZAKŁADANYCH EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Przedmiot zaliczany jest na podstawie egzaminu pisemnego obejmującego wszystkie zagadnienia teoretyczne przedstawione w trakcie wykładów. Warunkiem koniecznym uzyskania oceny pozytywnej z egzaminu jest wykazanie się wiedzą określoną w Efektach kształcenia (Tab.4). Warunkiem dopuszczenia do egzaminu końcowego jest zaliczenie ćwiczeń rachunkowych i laboratoryjnych. Osiągnięcie efektów W1 i W2 kontrolowane jest dodatkowo w trakcie sprawdzianu pisemnego przeprowadzanego podczas ćwiczeń rachunkowych. Efekt U1 i U2 sprawdzane ustnie podczas wykonywania ćwiczeń laboratoryjnych. autor sylabusa kierownik jednostki organizacyjnej odpowiedzialnej za przedmiot ................................ ................................ Dr inż. Jarosław Puton Prof. dr hab. inż. Jerzy Choma 4