Ядерная, атомная, молекулярная физика

В учебном пособии излагаются основы теории курса «Экспериментальные методы ядерной физики». Приведены основные формулы и выражения для расчетов по теме «Прохождение частиц ядерного излучения через вещество». Представлен пример комплексного решения актуальной задачи физика-экспериментатора на примере действующей электрофизической установки. Сформулирован ряд задач по курсу «Экспериментальные методы ядерной физики» для самостоятельного решения. Книга содержит краткие справочные данные о свойствах веществ и материалов, актуальные для решения большинства задач по курсу.

Основан в 1965 г. Тематика публикаций включает вопросы экспериментальных и теоретических исследований структуры, спектров и свойств ядер радиации, деления и ядерных реакций, вызванных фотонами, лептонами и адронами фундаментальных взаимодействий и симметрий соударений частиц при высоких и сверхвысоких энергиях калибровочных и объединенных квантовых теорий поля, кварковых моделей, суперсимметрии и супергравитации, также печатаются статьи по астрофизике, космологии, математическим проблемам ядерной физики. Журнал является рецензируемым, включен в Перечень ВАК.

Данное издание представляет собой вторую часть методических указаний, посвященных введению в квантовую теорию поля. В указаниях подробно излагается методика квантования векторного и спинорного полей, теория построения пропагаторов квантовых полей. Работа выполнена в рамках реализации Федеральной целевой программы "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы (Госконтракт № П2323), при частичной финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ по программе "Развитие научного потенциала высшей школы" (проект № 2.1.1/13011) и Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 11-0200394-а).

Учебно-методическое пособие содержит указания по проведению лабораторных работ по физике рентгеновского излучения с использованием рентгеновской установки PHYWE X-ray XR 4.0. Пособие предназначено для студентов физико-математического факультета, обучающихся по направлению 44.03.05 Педагогическое образование (с двумя профилями подготовки), Математика и Физика. Может быть использовано студентами при изучении курсов «Общая физика» и «Теоретическая физика», преподавателями при подготовке и проведении занятий.

Даны краткие теоретические сведения о радиоактивных превращениях. Рассмотрены методики измерения абсолютной активности препарата и постоянной радиоактивного распада естественного изотопа калия. Приведены описание лабораторной установки и порядок выполнения работы.

Издание содержит варианты расчетных индивидуальных заданий по физике и может использоваться в качестве индивидуальных заданий для самостоятельной работы студентов. Все задания сопровождаются подробными указаниями по их выполнению и оформлению, охватывают разделы курса «Физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики».

В методических указаниях излагается техника расчета электрослабых процессов во внешнем магнитном поле на примере нейтринных процессов, имеющих важные астрофизические приложения. Техника вычислений основана на представлении матрицы плотности заряженной частицы в внешнем магнитном поле. Работа выполнена в рамках государственного задания вузу (проект № 2.4176.2011), при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 11-02-00394-а).

Данное учебное пособие не только весьма информативно, но и увлекательно. Оно раскрывает перед читателем еще не завершенное приключение теоретической мысли, показывая борьбу идей и новые горизонты понимания вселенной.

В пособии приведены методические указания к лабораторным работам первой части курса физики. Обучение построено по принципу информационных технологий прямого доступа. Каждое указание содержит 25 вопросов, что позволяет компьютеризировать систему допуска и защиты выполненных работ и способствует обучению инновационным технологиям первых этапов изучения физики. Пособие содержит методические указания к 14 лабораторным работам.

Учебник написан на основе курса лекций, который автор читает в течение многих лет магистрантам физико-технического факультета НГТУ. Книга состоит из трех частей, посвященных теории прохождения частиц через вещество, приборам для регистрации частиц и методам обработки экспериментов. Значительная доля материала по приборам основана на новых работах, опубликованных в журналах и еще не вошедших в монографии.

В данных методических указаниях рассматриваются теоретические основы явления фотоэлектрического эффекта: дается краткая история открытия и изучения фотоэффекта, его законов, методики их подтверждения. Описаны устройство и применение фотоэлементов, работающих по принципу внешнего и внутреннего фотоэффекта. Подробно излагается порядок выполнения лабораторной работы общего физического практикума «Изучение законов фотоэффекта». Издание осуществлено при финансовой поддержке Программы «Развитие научного потенциала высшей школы (грант 2.1.1/466)».

В учебном пособии излагается краткий курс лекций по физике ядра и элементарных частиц (теоретическая физика). Курс составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом по теоретической физике и с программой, изложенной в учебно-методическом пособии «Технологии и содержание обучения: физические дисциплины» (Под ред. В.В. Майера. – Глазов: ГГПИ, 2004). Основой настоящего пособия следует считать переработанное печатное издание Саранина В.А. «Основы физики ядра и элементарных частиц» (Учебное пособие. Глазов: ГГПИ, 2001. – 32 с.).

Разработан метод определения распределения по глубине ионно-имплантированных атомов примеси в полупроводниках. Метод заключается в измерении концентрации примеси рентгенофлуоресцентным анализом при эллипсометрически контролируемом удалении тонких слоев полупроводника. Обнаружено, что длительное облучение низкоэнергетическим рентгеновским излучением ионно-имплантированного слоя полупроводника приводит к изменению профиля распределения ионно-внедренных атомов примеси

Метод определения параметров потенциала межатомного взаимодействия при низких энергиях, основанный на модели расширения импульсной сверхзвуковой струи в вакуум, использован для определения дисперсионных постоянных С_6 взаимодействий SF_6-SF_6 и SF_6-Ne. Измеряемая величина - значение положения максимума времяпролетного спектра. Показано, что полученные значения С_6 удовлетворительно совпадают с имеющимися данными.

Данное пособие представляет собой лабораторный практикум по ядерной физике.

В монографии излагаются физические принципы и непертурбативные методы теории столкновений быстрых и релятивистских тяжелых многозарядных ионов в области неприменимости теории возмущений. Рассматриваются процессы потерь энергии, возбуждения и ионизации как снарядов, так и мишеней. Особое внимание уделяется так называемым качественным методам получения оценок, характерных для рассматриваемых эффектов величин. Тем самым восполняется значительный пробел в научной и учебной литературе, посвященной этой интенсивно развивающейся области.

непертурбативные методы теории столкновений быстрых и релятивистских тяжелых многозарядных ионов в области неприменимости теории возмущений. Рассматриваются процессы потерь энергии, возбуждения и ионизации как снарядов, так и мишеней. Особое внимание уделяется так называемым качественным методам получения оценок, характерных для рассматриваемых эффектов величин. Тем самым восполняется значительный пробел в научной и учебной литературе, посвященной этой интенсивно развивающейся области.

Рассмотрен способ получения нейтронозащитных материалов на основе модифицированной древесины березы. Для создания защиты от нейтронного излучения в атомной промышленности, медицине и военно-промышленном комплексе широко используются материалы на основе полиэтилена с добавлением бора. За счет высокого содержания водорода их применение позволяет защитить объекты от воздействия быстрых нейтронов, а тепловые нейтроны эффективно сдерживаются благодаря наличию в защитных экранах атомов бора. Древесина также является водородосодержащим материалом, поэтому представляет научный и практический интерес создание и исследование свойств нейтронозащитных материалов на ее основе. Наиболее целесообразно создание нейтронозащитных материалов из древесины лиственных пород, характеризующихся высокой удельной плотностью и, соответственно, большим содержанием водорода в единице объема. Увеличить содержание водорода в единице объема древесины, и, следовательно, снизить толщину защитного слоя можно уплотнением древесины способом плоского (одноосного) прессования. Основное условие получения высокопрочной и формоустойчивой прессованной древесины – сохранение ее микроструктуры (без повреждений) во время прессования. Теоретическим путем установлено, что оптимальная степень прессования, при которой наблюдается наименьший процент микроразрушений в древесине, составляет 50 %. В экспериментальной части работы для изготовления опытного нейтронозащитного материала использовали березовые пиломатериалы радиального распила длиной 200 мм, шириной 100 мм и толщиной 80 мм. Получены нейтронозащитные материалы толщиной 40 мм, эквивалентные по содержанию водорода в единице объема защите из полиэтилена толщиной 26,8 мм. Как известно, в процессе плоского прессования в древесине возникают распирающие усилия, которые могут приводить к появлению трещин, разрушению кромок, выпучиванию, расслаиванию, снижению равномерности распределения плотности. Распирающие усилия действуют в направлении, перпендикулярном действию приложенной нагрузки. Поэтому при изготовлении нейтронозащитного композиционного материала необходимо использовать пресс-формы с боковыми упорами, купирующие воздействие распирающего усилия. Конструктивные параметры пресс-форм и режимы прессования определены с учетом сопротивления, обусловленного силами трения древесины о боковые стенки пресс-формы. Представлена конструкция пресс-формы, обеспечивающая получение из древесины нейтронозащитного материала с заданными свойствами. Для цитирования: Бирман А.Р., Тамби А.А., Угрюмов С.А., Гильванов П.Р. Технология модификации древесины березы для создания нейтронозащитных материалов // Изв. вузов. Лесн. журн. 2022. № 2. С. 159–169. DOI: 10.37482/0536-1036-2022-2-159-169

Пособие содержит сведения о величинах и единицах в области ионизирующих излучений, характеристиках источников излучений и защит. Рассмотрены вопросы взаимодействия ионизирующих излучений с веществом и инженерные методы расчета защиты от альфа-, бета-, гамма- излучений и нейтронов с использованием макроскопических констант, а также экспрессные табличные и графические методы.

Проведен сравнительный анализ экспериментальных данных в области низких энергий по реакциям взаимодействия изотопов водорода и гелия с дейтронами и тритонами. При уменьшении энергии налетающих частиц до нескольких килоэлектронвольт наблюдается резкое увеличение значений астрофизического фактора S(E), что свидетельствует о наличии эффекта электронного экранирования Приведены значения потенциалов электронного экранирования и коэффициенты усиления для основных термоядерных реакций. Учет эффекта электронного экранирования важен при расчетах, проводимых в астрофизической области исследования и при проектировании различных термоядерных установок.

Пособие посвящено экспериментальным особенностям и теоретическим вопросам анализа свойств поверхности твердых тел и тонких пленок. Рассмотрены механизмы физических явлений, лежащих в основе эмиссионных процессов, при возбуждении поверхности электронными и ионными пучками, температурой и электростатическими полями большой напряженности. Описаны принципы функционирования узлов высоковакуумных аналитических установок (оптика заряженных частиц, энергоанализаторы, масс-анализаторы, электронные и ионные пушки, детекторы частиц и излучений).

В пособии рассмотрены основные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Особое внимание уделено раскрытию физического смысла основных законов, явлений и понятий. Показано, что закономерности и соотношения между физическими величинами, к которым приводит молекулярная физика и термодинамика, имеют универсальный характер. В пособии учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Кроме того, пособие ориентировано на организацию самостоятельной работы студентов. Анализируется решение многих физических задач и приводятся задачи для самостоятельного решения и ответы к ним.

В монографии изложен аналитический метод решения уравнения Дирака для систем с кулоновским взаимодействием. Возможности метода иллюстрируются на примере расчета свойств ионов трансурановых элементов.

В пособии даны разъяснения основных законов, явлений и понятий классической и релятивистской механики, положения общей теории относительности. Рассмотрены главные вопросы молекулярно-кинетической теории вещества и термодинамики. Учитываются наиболее важные достижения в современной науке и технике, уделяется большое внимание физике различных природных явлений. Анализируется решение физических задач, приводятся задания для самостоятельного выполнения и ответы к ним.

Автором разработан асимптотический метод исследования кинетики образования компактных объектов с сильными внутренними связями, основанный на соотношении неопределенностей для координаты и импульса в пространстве размеров объектов - кластеров с выраженными коллективными квантовыми свойствами, обусловленными обменными взаимодействиями различной физической природы, зависящей от пространственных масштабов рассматриваемых процессов. Предлагаемый феноменологический подход "создан" по аналогии с общеизвестными представлениями о когерентных состояниях квантово-механических систем осцилляторов, для которых произведение неопределенностей (дисперсий) координаты и импульса принимает минимально возможное в рамках соотношения неопределенностей значение.

Книга посвящена расчетно-теоретическим разработкам, которые проводились начиная с 1972 года по сей день.

Подробно изложен теоретический и экспериментальный материал, лежащий в основе квантовой физики. Большое внимание уделено физическому содержанию основных квантовых понятий и математическому аппарату, используемому для описания движения микрочастиц. Решение большого количества задач не только иллюстрирует излагаемый материал, но в ряде случаев развивает и дополняет его. Рассмотрены наиболее актуальные и перспективные приложения квантовых эффектов в науке и технике. Содержание учебного пособия соответствует курсу лекций, который авторы читают в МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Содержит теоретический материал по разделам «Физические основы механики», «Молекулярная физика и термодинамика», вопросы для самостоятельной подготовки, примеры решения задач, контрольные задания.

В пособии изложены все разделы курса физической механики, рассмотрены механические колебания и волны, даны разъяснения основных законов и явлений молекулярной физики и термодинамики. Пособие поможет студентам освоить материал программы, научит активно применять теоретические основы физики как рабочий аппарат, позволяющий решать конкретные задачи, связанные с повышением ресурсоэффективности.

В пособии в доступной форме изложен информационный материал физики по разделам «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика» с большим количеством примеров решения задач и тестовых заданий; рассмотрен необходимый математический аппарат.

В учебнике последовательно изложены современные представления о механике и молекулярной физике, электродинамике и волновой оптике, квантовой физике. Курс является компактным, но при этом дает цельное представление об основных законах и понятиях современной физики, их взаимосвязи и происхождении. Рассмотрены примеры решения типичных задач и предложен набор задач для самостоятельного решения. В рамках соответствия федеральным государственным образовательным стандартам дано представление о ключевых понятиях и подходах сегодняшней физики. Акцент в изложении сделан на наиболее перспективные, бурно развивающиеся и финансируемые приложения, и это делает учебник востребованным и современным. В первую очередь речь идет о приложениях физики к современным технологиям, электронике, медицине и биологии. Особенностью учебника является его аналитичность и использование продвинутой фундаментальной и простой аксиоматики, показывающей связь различных разделов физики.

Рассмотрена специфика технологии основных процессов производства природного урана, его обогащения, изготовления тепловыделяющих элементов и сборок, радиохимической регенерации отработавшего ядерного топлива и обращения с радиоактивными отходами. Дана функциональная связь технологии и применяемого оборудования со строительными решениями. Приведены основные природные радиоактивные изотопы, требующие радиационного контроля при строительстве зданий и сооружений. Рассмотрены вопросы защиты окружающей среды от внешних техногенных воздействий, в том числе и от атомных станций.

Пособие содержит основные типы задач, рассматриваемых на практических занятиях по физике. Сборник задач состоит из введения и основной части, разбитой на пять разделов: электромагнетизм, колебания и волны, оптика, квантовая физика, ядерная физика и элементарные частицы, а также справочных сведений, указаний и ответов. Для каждой темы приведены основные определения и формулы, примеры решения задач, справочные данные.

Cодержит основные сведения по дисциплинам «Физические основы измерений», «Методы и средства измерений, испытаний и контроля», «Контроль и управление качеством материалов и изделий», а также краткую информацию об используемых методиках и средствах измерения ионизирующих излучений.

Представлен комплекс заданий для аудиторной и самостоятельной работы студентов над профессионально ориентированным устным и письменным английским языком в области технической физики. Подобраны аутентичные англоязычные материалы по темам из современных областей технической физики: физики твердого тела и элементарных частиц, ядерной физики, оптики и квантовой электроники, общей теории относительности, астрофизики и космологии. Каждый раздел учебного пособия содержит терминологический словарь, лексико-грамматические упражнения, задания на развитие навыков чтения, говорения, аудирования, письма и перевода в англоязычном профессиональном дискурсе, которые имеют коммуникативный и практико-ориентированный характер. Предложены дополнительные тренировочные тексты и задания для подготовки к успешной сдаче экзамена по дисциплине «Иностранный язык (английский)».