Зарегистрироваться
Восстановить пароль
FAQ по входу

Гончарова Н.Г. и др. Физика ядра и частиц. Задачи с решениями

  • Добавлен пользователем , дата добавления неизвестна
  • Отредактирован
Гончарова Н.Г. и др. Физика ядра и частиц. Задачи с решениями
Решебник. Москва, Из-во УНЦДО, 2003 г. – 114 стр.
Учебное пособие содержит около 200 задач с подробными решениями.
Учебное пособие является частью заключительного раздела курса общей физики, посвященного физике атомного ядра и частиц, и соответствует программе физических факультетов университетов.
Оно разбито на разделы, которые посвящены свойствам атомных ядер, ядерным моделям, радиоактивности, ядерным реакциям, свойствам частиц и взаимодействий, нуклеосинтезу, взаимодействию частиц с веществом.
Для решения большинства задач достаточно начальных сведений из квантовой механики.
Предназначено для студентов, аспирантов, изучающих физику ядра и частиц, а также для преподавателей, ведущих занятия по данному курсу.
Содержание:
Введение. Задачи
Чему равна скорость частицы v, кинетическая энергия T которой равна ее энергии покоя mc2?
На каком расстоянии интенсивность пучка мюонов с кинетической энергией T = 0.5 ГэВ, движущихся в вакууме, уменьшается до половины первоначального значения?
Ядро 10B из возбужденного состояния с энергией 0.72 МэВ распадается путем испускания -квантов с периодом полураспада T1/2 = 6.710-10 с. Оценить неопределенность в энергии E испущенного -кванта.
Рассчитать длины волн протона и электрона с кинетической энергией T = 10 МэВ.
Протон, электрон и фотон имеют одинаковую длину волны = 10- 9 см. Какое время t им необходимо для пролета расстояния L = 10 м?
Длина волны фотона = 310-11см. Вычислить импульс p фотона.
Решения.
Свойства атомных ядер. Задачи.
Альфа-частицы с кинетической энергией T = 6.5 МэВ испытывают резерфордовское рассеяние на ядре золота 197Au. Определить: 1) параметр столкновения b для альфа-частиц, наблюдаемых под углом = 900; 2) минимальное расстояние rmin сближения альфа-частиц с ядром; 3) кинетическую (T') и 4) потенциальную (E') энергии альфа-частиц в этой точке.
Ядро 27Si в результате +-распада переходит в "зеркальное" ядро 27Al. Максимальная энергия позитронов 3.48 МэВ. Оценить радиус этих ядер.
Решение.
Модели ядер. Задачи.
Нейтрон и протон находятся в состояниях с |l,s,j n = |1,1/2,3/2, |l,s,j p = |1,1/2,3/
Какие значения может иметь полный момент системы j?
На схеме показан спектр возбужденных состояний ядра 106Pd. Оценить энергию первого возбужденного состояния 2+.
Решение.
Радиоактивный распад. Задачи.
Определить верхнюю границу возраста Земли, считая, что весь имеющийся на Земле 40Ar образовался из 40K в результате e-захвата. В настоящее время на каждые 300 атомов 40Ar приходится один атом 40K.
Используя формулу Вайцзеккера, получить соотношение для вычисления энергии спонтанного деления на два одинаковых осколка и рассчитать энергию симметричного деления ядра 238U.
Решение.
Ядерные реакции. Задачи.
Какую минимальную энергию Tmin должен иметь дейтрон, чтобы в результате неупругого рассеяния на ядре 10B возбудить состояние с энергией Eвозб = 1.75 МэВ?
Найти угол, под которым должен быть максимум углового распределения протонов в реакции (d,p) на ядре 58Ni, вызванной дейтронами с энергией T=15 МэВ, с образованием ядра 59Ni в основном состоянии.
Решение.
Свойства частиц и взаимодействий. Задачи.
Нарисовать основные диаграммы Фейнмана для следующих процессов: 1) рассеяние электрона на электроне; 2) эффект Комптона; 3) электрон-позитронная аннигиляция; 4) фотоэффект в кулоновском поле ядра; 5) образование электрон- позитронной пары в кулоновском поле ядра. Какие виртуальные частицы участвуют в этих процессах?
W-бозон распадается за счет слабого взаимодействия и время этого распада, оказывается., где GW = 2.1 ГэВ - ширина распада W-бозона. Объяснить, почему это время столь мало и даже на два порядка ниже характерного времени распада за счет сильного взаимодействия.
Решение.
Нуклеосинтез. Задачи.
Оценить поток солнечных нейтрино на поверхности Земли.
Почему реакции синтеза ядер в звездах начинаются с реакции p + p d + e+ + e, идущей за счет слабого взаимодействия, а не с реакции p + n d +, идущей за счет электромагнитного взаимодействия, или других реакций, идущих в результате сильного взаимодействия?
Удельная мощность падающего на Землю солнечного излучения составляет wуд = 0.14 Вт/см
С какой скоростью солнце теряет свою массу? Если эта скорость сохранится и в будущем, то сколько времени еще будет существовать Солнце?
Определить, какую часть своей массы M потеряло Солнце за последние t = 106 лет (светимость Солнца W = 41033 эрг/с, масса Солнца M = 21033 г).
Гравитационный радиус объекта, имеющего массу M, определяется соотношением rG = 2GM/c2, где G - гравитационная постоянная. Определить величину гравитационных радиусов Земли, Солнца.
Решения.
Взаимодействие частиц с веществом. Задачи.
Во сколько раз отличаются энергетические потери протонов и K+-мезонов с кинетической энергией T = 100 МэВ в алюминиевой фольге толщиной 1 мм?
Пучок протонов с кинетической энергией T = 500 МэВ и током I = 1 мА проходит через медную пластину толщиной D = 1 см. Рассчитать мощность W, рассеиваемую пучком в пластине.
Определить критические энергии электронов для углерода, алюминия, железа, свинца.
Решение.
Источники гамма - излучения. Задачи.
При вращении в магнитном поле с индукцией B электрон излучает электромагнитную энергию (магнитно- тормозное или синхротронное излучение). Интенсивность излучения такова, что за один оборот электрон теряет энергию (*)
При каких значениях Ee потери на синхротронное излучение за оборот составляют 10% от первоначальной энергии электронов? Сколько -квантов излучается при этом?
Для создания источника монохроматических фотонов с регулируемой энергией можно использовать комптоновское рассеяние лазерного излучения на ускоренных электронах. Энергия рассеянного фотона будет зависеть от скорости v ускоренного пучка электронов, энергии и угла столкновения фотонов лазерного излучения с пучком электронов, а также угла между направлениями движения первичных и рассеянных фотонов:
Вычислить максимальную энергию полученного монохроматического излучения, если в качестве источника первичных фотонов использовать излучение рубинового лазера ( =1.78 эВ), а электроны имеют кинетическую энергию: 1) 10 МэВ, 2) 1 ГэВ, 3) 5 ГэВ.
Решения.
  • Чтобы скачать этот файл зарегистрируйтесь и/или войдите на сайт используя форму сверху.
  • Регистрация