Jaderná a radiační fyzika

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra dozimetrie a aplikace ionizujícího záření

Anotace:

Vývoj názorů na mikrosvět a radiační fyziku, relativistické a kvantové vlastnosti, základní charakteristiky atomu a jádra, vazbová energie, měření hmotnosti a průměru jader, jaderné momenty, izospin, nejdůležitější jaderné modely. Obecné charakteristiky interakce ionizujícího záření s látkou, interakce záření alfa, beta, gama a neutronového, průchod svazků záření látkou, účinky záření na látku.

Obecné vlastnosti radioaktivní přeměny, přeměna alfa, protonová radioaktivita, přeměna beta, emise záření gama, přírodní radioaktivita, vlastnosti a typy jaderných reakcí, štěpení jader, transurany, termojaderná reakce.

Požadavky:

Kurs matematiky a fyziky na úrovni základních kursů na FJFI.

Osnova přednášek:

1. Stručný přehled vývoje jaderné a radiační fyziky

2. Fyzikální veličiny v radiační fyzice a jejich měření, účinné průřezy

3. Základní charakteristiky atomových jader

4. Hmotnost a vazbová energie jader

5. Metody stanovení poloměru atomových jader

6. Jaderné momenty a další kvantové charakteristiky

7. Základní charakteristiky a typy jaderných modelů

8. Základní vlastnosti nejdůležitějších částic ionizujícího záření

9. Obecné charakteristiky interakce ionizujícího záření s látkou

10. Interakce těžkých nabitých částic s látkou, brzdná schopnost

11. Energetické ztráty elektronů při průchodu látkou

12. Procesy interakce záření X a gama

13. Procesy interakce neutronů s látkou

14. Efekty vyvolané v látce ionizujícím zářením - ionizace a excitace, vývin tepla

15.Základní typy radioaktivní přeměny a charakteristiky její kinetiky, radioaktivní rovnováha

16.Nejdůležitější experimentální poznatky o přeměně alfa

17.Mechanismus přeměny alfa

18.Protonová radioaktivita

19.Tři typy přeměny beta a jejich energetická bilance

20.Základní myšlenky Fermiho teorie přeměny beta

21.Emise záření gama a konversních elektronů, rezonanční absorpce záření gama

22.Přírodní radioaktivita, přeměnové řady

23.Obecné charakteristiky a energetická bilance jaderných reakcí, zákony zachování

24.Mechanismus průběhu jaderných reakcí, složené jádro, přímé jaderné reakce

25.Jaderné reakce s neutrony, štěpení jader

26.Transuranové prvky, jejich vlastnosti a produkce

27.Jaderné reakce s nabitými částicemi, fotojaderné reakce

28.Termojaderné reakce ve vesmírných tělesech a v pozemských podmínkách

Osnova cvičení:

1. laboratorní soustava vs. težišťová soustava

2. základní vztahy v kvantové fyzice

3. klasická fyzika vs. relativistická fyzika

4. vztahy mezi hybností, hmotností, energií, vlnovou délkou, frekvencí, atd.

5. vazbová energie jádra, Weizsäckerova formule, čára beta stability

6. hmotnost a poloměr atomových jader

7. interakce těžkých nabitých částic s látkou

8. interakce lehkých nabitých částic s látkou

9. Bethe-Blochova formule pro srážkové a radiační ztráty

10. empirické vztahy pro dosah částice v materiálu prostředí

11. interakce fotonů s látkou

12. průchod fotonového svazku materiálem

13. interakce neutronů s látkou

14. (radio-)aktivita - veličiny a vztahy mezi nimi, energie uvolněná při radioaktivní přeměně

15. přeměna alfa, Geiger-Nutallův vztah

16. přeměna beta - beta mínus, beta plus, elektronový záchyt

17. vnitřní konverze, emise gama fotonu - přerozdělení excitační energie

18. geneticky vázané radionuklidy, přeměnová řady

19. jaderná reakce (JR), zákony zachování při JR, kinematika JR

20. energie jaderné reakce, prahová energie reakce

21. jaderné reakce nabitých částic

22. fotojaderné reakce

23. jaderné reakce neutronů, štěpení jader

24. termojaderné reakce

25. produkce (radio-)nuklidů, transuranové prvky

26. zápočtový test

Cíle studia:

Znalosti:

Znalosti z oblasti jaderné a radiační fyziky jako základ pro specializovanější předměty týkající se detekce, dozimetrie a využití ionizujícího záření v různých aplikacích vědy a techniky.

Schopnosti:

Aplikace zakladních znalostí na složitější systémy použitelné v různých aplikacích.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] L. Musílek: Úvod do fyziky ionizujícího záření, Praha, SNTL 1979

Doporučená literatura:

[2] K.N. Muchin: Eksperimental'naja jaděrnaja fizika I. Moskva, Eněrgoatomizdat 1983

[3] J.S. Lilley: Nuclear Physics - Principles and Applications. Chichester, Wiley 2001

[4] J. Magill - J. Gally: Radioactivity, Radionuclides, Radiation. Berlin, Springer 2005

[5] B. Povh - K. Rith - C. Scholz - F. Zetsche: Particles and Nuclei - An Introduction to the Physical Concepts. Berlin, Springer 1999

[6] B.R. Martin: Nuclear and Particle Physics - An Introduction. Chichester, Wiley 2006

[7] W. Loveland - D.J.Morisey - G.T. Seaborg: Modern Nuclear Chemistry. Hoboken, Wiley 2017

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: