1. SylabUZ
2. Faculty of Physics and Astronomy
3. winter term 2022/2023
4. Astronomy - First-cycle studies leading to Bachelor's degree
5. Monographic lecture

Generate PDF for this page

Monographic lecture - course description

Aim of the course

Student posiada znajomość pojęć z fizyki mikroświata, w szczególności fizyki jądrowej. Pozna procesy jądrowe spontaniczne i wymuszone, w szczególności rozszczepiania jąder i fuzję jądrową, stąd zrozumie zasady działania broni atomowych i elektrowni atomowych. Zapozna z elementarnymi oddziaływaniami promieniowania jądrowego z materią, stąd zrozumie skutki chemiczne i biologiczne wywołane przez te oddziaływania.

Prerequisites

Save changes

Znajomość matematyki i fizyki z poprzedniego okresu studiów licencjackich.

Scope

1. Struktura materii i budowa jądra atomowego:

- Kwantowa natura mikroświata, dualizm cząstkowo-falowy

- Podstawowe składniki materii: kwarki i leptony, bozony pośredniczące jako kwanty pól oddziaływań elementarnych, w szczególności fotony jako kwanty pola elektromagnetycznego

- Model atomu, schemat poziomowy układu atomowego

- Liczby kwantowe, prawa zachowania wielkości fizycznych związanych z liczbami kwantowymi

- Atom w ramach starej teorii kwantowej (Bohra) i teorii Schroedingera: Model powłokowy atomu i wyjaśnienie struktury tablicy Mendeleeva.

- Hadrony w ramach teorii kwarków, w szczególności protony i neutrony.

- Jądra jako układy związane nukleonów (protonów i neutronów oddziałujących za pomocą gluonów jako kwantów oddziaływania silnego).

- Podstawowe cechy nukleonów i jąder atomowych, jednostki w teorii jądra.

- Energia wiązania.

- Modele jądra: model kroplowy, model powłokowy, model gazu Fermiego.

2. Spontaniczne procesy:

- Wykładnicze prawo rozpadu.

- Stała rozpadu i szerokości poziomu.

- Przekroje czynne.

- Zjawisko tunelowe.

- Rozpady alfa, beta i gamma .

- Spontaniczne rozszczepienia jąder ciężkich.

3. Wymuszone procesy: reakcje jądrowe:

- Reakcje z tworzeniem jądra złożonego.

- Reakcje z wykorzystaniem cząstek alfa.

- Reakcje neutronowe.

- Promienie kosmiczne.

4. Reakcje rozszczepienia jąder ciężkich:

- Rozszczepienie jąder uranu.

- Zarys teorii reakcji rozszczepienia.

- Energia reakcji rozszczepienia jądra.

- Reakcja łańcuchowa rozszczepienia jąder uranu i plutonu, masa krytyczna.

5. Broń jądrowa:

- Projekt Manhattan i bomby atomowe: uranowe i plutonowe.

- Fuzja jądrowa i bomby termojądrowe.

6. Kontrolowane reakcje jądrowe:

- Różne typy reaktorów.

- Schemat elektrowni atomowych.

- Projekty realizacji jądrowej fuzji kontrolowanej.

7. Oddziaływania promieniowania jądrowego z materią:

- Oddziaływanie cząstek alfa z materią.

- Oddziaływanie cząstek beta z materią.

- Oddziaływanie fotonów gamma i X z materią.

8. Elementy dozymetrii:

- Dawka pochłonięta i jednostki.

- Bezwymiarowy współczynnik jakości (lub współczynnik wagowy promieniowania).

- Równoważnik dawki i jednostki.

9. Skutki chemiczne i biologiczne wywołane przez promieniowanie jądrowe:

- Skutki chemiczne: rozpad molekuł.

- Oddziaływanie z komórkami organizmów żywych: skutki biochemiczne i biologiczne.

- Hipoteza liniowa.

- Ocena ryzyka.

- Radiofobia.

 

Teaching methods

Wykład konwencjonalny z wykorzystaniem narzędzi multimedialnych.

Learning outcomes and methods of theirs verification

Outcome description	Outcome symbols	Methods of verification	The class form

Assignment conditions

Pozytywna ocena z egzaminu pisemnego.

Recommended reading

[1] B. Dziunikowski, O fizyce i energii jądrowej, Wydawnictwo AGH, Kraków 2001.

[2] Z. Celiński, Energia jądrowa, PWN, Warszawa 1991.

[3] W. N. Cottingham, D. A. Greenwood, An Introduction to Nuclear Physics, Cambridge University Press 2001.

[4] H. A. Enge, Introduction to Nuclear Physics , Addison-Wesley Publishing Company 1972.

Further reading

[1] J. Kubowski, Broń jądrowa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2008.

[2] W. Greiner, J. A. Maruhn, Nuclear Models, Springer-Verlag 1996.

Notes

Modified by dr hab. Wojciech Lewandowski, prof. UZ (last modification: 13-05-2022 12:10)