NOFY029 - Fyzika V

Zajišťuje: KVOF
Vyučující: Jiří Dolejší, Rupert Leitner
Rozsah v ZS: 3/1 Z,Zk
Rozsah v LS: 0/0
Poznámka:
Tato přednáška je tématem blízká přednášce pro budoucí učitele na ZŠ Fyzika VI (UFY017), která je jen trochu jednodušší a obsahuje navíc několik úvodních poznámek o atomové fyzice a kvantové mechanice. Charakteristickou vlastností zmíněných přednášek je to, že se u posluchačů nepředpokládá zažitá znalost kvantové mechaniky a kvantové teorie pole. Proto jsou přednášky více zaměřena na jevy, experimenty, relevantní objekty a jejich vlastnosti, než na kvantitativní popis jevů.
Anotace:
Závěrečná součást základního kursu fyzikyexperimentální i teoretické fyziky atomového jádra a elementárních částic a s . Seznamuje posluchače se základy aplikacemi poznatků těchto oborů fyziky.
Osnova:

Škály veličin, které jsou charakteristické pro jadernou a částicovou fyziku (délková, energetická, časová; klidové energie částic, . .). Základní experimenty přinášející informace o jádrech a částicích (filosofie rozptylových experimentů, Rutherfordův pokus ...). Základní teoretické nástroje pro popis jader a částic (speciální relativita, kvantová teorie).
Přílohy: Konstanty, Rutherford 1, 2, 3, partie z Částicové fyziky pro začátečníky o škálách a o principech rozptylového experimentu, účinném průřezu až k Rutherfordově experimentu

Základní charakteristiky jader: vazbová energie, energetické hladiny, vlastnosti jaderných sil a stav jejich pochopení, modely jader.

Rozpad jader, jaderné reakce (zákony zachování, druhy emitovaných částic, rozpadový zákon, účinný průřez, mechanismy jednotlivých druhů rozpadu, druhy interakcí)

Energeticky významné jaderné reakce (štěpné a fúzní, v reaktorech, bombách a hvězdách)

Interakce jaderného záření s látkou (včetně vysokých energií), jeho detekce (včetně dráhových detektorů) a aplikace (technické i medicínské).
Přílohy: Různé procesy interakce fotonů, zeslabení g při nízkých energiích, .. při vysokých energiích, detailní pohled na ionizační ztráty v mědi, dolet a ionizační ztráty těžkých částic při nízkých energiích, .. při vysokých energiích, různé procesy interakce elektronů,

Elementární částice: Od obvyklých (e, p) pomocí významných experimentů a myšlenek k obtížněji viditelným (antičástice, neutron, neutrina, mezony, rezonance, kvarky, intermediální bosony, Higgs?). Role jednotlivých částic v přírodě, jejich systematika, kvantová čísla a jejich zachování resp. nezachování) při jednotlivých interakcích. Informativně o kvantové teorii pole (počítané veličiny, poruchový a neporuchový přístup, Feynmanovy diagramy). Sjednocování teorií.

Podrobnější dodatky: Kvantová chromodynamika a teorie elektroslabých interakcí jako součásti "Standardního modelu" (Co je model , co fyzikální teorie, od stavebnice k dynamické teorii, proč nejsou kvarky vidět, kolik je kvarků, kolik je neutrin, k čemu se hlledá Higgs, co se dnes umí ....)

Principy funkce urychlovačů (elektrostatické, lineární, kruhové, vstřícné svazky). Současné a budované urychlovače ve světě, komplexní detektory na jejich svazcích.

Částice v raném i v našem vesmíru.

Základní literatura:

Upozornění: Vzhledem ke skutečnosti, že svět jader a částic je velmi vzdálený naší běžné zkušenosti, není rozhodně jednoduché se v něm již při prvních krocích orientovat. Následující doporučená literatura není samozřejmě vyčerpávajícím seznamem vhodné četby, ale přesto reprezentuje plejádu způsobů zpracování. Připsané komentáře jsou zcela subjektivním pocitem přednášejícího. U zkoušky je vyžadována orientace v problematice, pochopení základních fyzikálních principů a experimentálních možností, včetně zvládnutí základních výpočtů. Jednodušší texty mohou velmi významně pomoci v požadované orientaci, složitější mohou být vzrušující četbou, při které nemusíte hned pochopit všechno.

M. Rojko, J. Dolejší, J. Kuchař, D. Mandíková: Fyzika kolem nás IV. Scientia Praha 1998 (učebnice pro základní školu pro zopakování elementárních poznatků)
J. Dolejší, O. Kotrbová a další: Částicová fyzika pro začátečníky - Úvodní texty v podobě prezentací
R. N. Cahn, G. Goldhaber: The Experimental Foundations of Particle Physics. Cambrigde University Press 1989 (stručný a velmi čitelný přehled podstatných experimentů doprovázený reprinty původních článků).
G. D. Coughlan, J. E. Dodd: The ideas of Particle Physics (An Introduction for Scientists). Cambridge University Press, Cambridge 1991 (čitelná kniha pro obecně vzdělané fyziky)
A. Das, T. Ferbel: Introduction to Nuclear and Particle Physics, J. Wiley, NY1994 (pro daný účel možná zbytečně technické)
J. Fischer: Průhledy do mikrokosmu. MF Praha 1986 (velmi čitelné, populární)
D. Griffiths: Introduction to elementary particles, J. Wiley NY1987 (skvělé, lehce komplikovanější)
V. Hajko a kol.: Fyzika v experimentoch. Veda Bratislava 1987. (skvělé a velmi informativní)
Povh, Rith, Scholz, Zetschke: Particles and Nuclei, Springer (komplikovanější)
W. S. C. Williams: Nuclear and Particle Physics, Oxford University Press 1991 (skvělé a čitelné)
Úlehla, Suk, Trka: Atomy - jádra - částice, Akademia, 1990 (dobře použitelné).
The Review of Particle Physics, D. E. Groom et al, The European Physical Journal C15 (2000) 1, Particle Data Group Welcome Page (tahák částicových fyziků – standardní zdroj základních informací)

Další užitečné texty najdete na www stránce Fyzika částic v ČR a odkazech tam zmíněných. Speciální akce věnované spouštění LHC jsou nabízeny na stránce lhc.avcr.cz

Ideálním doplňkem k přednášce je
Proseminář z jaderné a subjaderné fyziky. Seminář nabízí informace o tématech řešených u nás i na okolních pracovištích a zvláště usnadňuje volbu bakalářské a později diplomové práce, obracejte se na kolegy:  Alice.Valkarova@mff.cuni.cz, Pavel.Cejnar@mff.cuni.cz
Zápočtové testy a zkoušky:
Informace o termínech a výsledcích najdete na stránkách Dr. Noska, termíny zkoušek jsou vypsány ve Studijním informačním systému. Ilustrační testy.Testy budí diskusi, ke které je zde moje poznámka. Terminy zkoušek budou vypisovány na SISu.
Obrázky z přednášky:
Posluchači
z roku 2001: 1, 2, Dr. Nosek se diví, posluchači v roce 2006: 1, 2

Poslední změna 5. 10. 2008, Jiří Dolejší