010701

Вид материала

Подобный материал:

1 2 3 4 5

Экзаменационные билеты.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1

1.Открытие атомного ядра. Общие понятия о ядре . Опыт Резерфорда. Модель атома Томсона и Резерфорда. Эффективное сечение.

2.Общие сведения об элементарных частицах.

Задачи:

1. С помощью формулы Вайцзеккера получить выражение для энергии отделения протона в случае четно-четных ядер.

2. Какое количество распадов происходит за 1 с в 1 г ²³⁸U?

3.Проверить выполнение законов сохранения в реакции π⁰ + p → Λ + K⁺. Рассчитать

порог реакции.

4. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в

следующем распаде: μ⁺ → e⁺+ v_e +

;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2

1.Формула Резерфорда. Рассеяние а-частиц на ядре ²⁰⁸РЬ. Волны де Бройля. Дифракционная картина рассеяния. Рассеяние электронов на ядрах. Опыты Хофштадтера.

2. Современные ускорители

Задачи:

1. Протон в ядре локализован с точностью до размеров, равных радиусу ядра,  5 · 10^-13 см. Чему равна неопределенность в скорости и энергии протона?

2. Рассчитать количество энергии, которое выделится при объединении 20 протонов и 20 нейтронов в ядро ⁴⁰Са.

3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + π ^- → К⁰ +

;

4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

π- + р → к^- + p + х;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3

1.Формула Мотта. Форм-фактор. Распределение заряда в ядре.

Распределение заряда в нуклоне и размер нуклона.

2. Экспериментальное исследование структуры частиц

Задачи:

1. Определить энергию отдачи ядра лития, образующегося при е-захвате в ядре ⁷Be.

2. Возможно ли расщепление дейтрона  - квантом с энергией 2 МэВ?

3. Какие значения может иметь относительный орбитальный момент двух π⁰- мезонов, образующихся в реакции р

→ 2π⁰, если относительный орбитальный момент р

равен L?

4. Проверить выполнение законов сохранения в реакции π⁺ + n → Σ⁺ + K⁰. Рассчитать порог реакции.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 4

1. Ядерный парк. .N-Z-диаграмма стабильных и долгоживущих ядер Масса и энергия связи ядра. Энергия отделения нуклона

2. Теории в физике частиц. Типы взаимодействий частиц.

Константы и радиусы взаимодействий.

Задачи:

1. Используя формулу Вайцзеккера, вычислить энергии отделения протона для ядер ⁴⁰Са.

2. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со средним временем жизни τ останется по прошествии времени 10τ?

3. Рассчитать максимальную энергию и импульс позитрона, образующегося в следующем распаде: π⁺ → π° + е⁺ + v_е;

4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + π^- → К° + ;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5

1. Удельная энергия связи. Источники ядерной энергии. Некоторые свойства ядерных сил

2. Диаграммы Фейнмана для электромагнитных взаимодействий.

Задачи:

1. Определить длины волн : 1) протона, 2) электрона и 3) фотона с энергиями 1МэВ.

2. Массы нейтрона и протона равны соответственно 939,6 и 938,3 МэВ. Определить массу ядра ²H, если энергия связи дейтрона 2,2 МэВ.

3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

+ р →  + π- + X

4. Показать, что пространственная четность позитрония (e⁺e^-) равна (-l)^L⁺¹,

где L — относительный орбитальный момент е⁺ и е^-.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 6

1.Модель жидкой капли.. Формула Вайцзеккера. Объемная, поверхностная и кулоновская энергии .

2. Систематика частиц. Фундаментальные частицы.Барионы и мезоны.

Задачи:

1. По массам изобар ¹³С и ¹³N найти верхнюю границу спектра позитронов распада ¹³N → ¹³С + e+ + ν_e. Массы атомов в а.е.м.: ¹³С — 13,00335508, ¹³N — 13,0057388.

2. Определить пороговое значение энергии  - кванта в реакции фоторождения ° - мезона  + p  p + ⁰.

3. Определить изоспин ядра (A, Z—1), образующегося в результате радиационного захвата π^- - мезона ядром (A, Z) с изоспином Т.

4. Определить величину суммарной кинетической энергии π - мезонов, образующихся при распаде покоящегося К⁺ - мезона: К⁺ → π⁺ + π⁺ + π ^-.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 7

1. Энергия симметрии. Роль принципа Паули. Зависимость Z от А для стабильных ядер. Эффект спаривания. Четно-четные, нечетные и нечетно-нечетные ядра. Вклад различных видов энергии в полную энергию ядра.

2. Основные узлы фундаментальных взаимодействий. Кварковые диаграммы.

Задачи:

1. С помощью формулы Вайцзеккера рассчитать энергии отделения нейтронов в четно-четных изотопах ⁴⁰Ca.

2. Какая доля первоначального количества ядер радиоактивного препарата со средним временем жизни τ распадется за интервал времени между t₁ = τ и t₂ = 2τ?

3.Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + К^- → ⁺ + π^-;

4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

К^- + n → ° + Х

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 8

1. Основное и возбужденные состояния ядра. Диаграмма ядерных уровней. Квантовые характеристики ядерных состояний. Инвариантность гамильтониана и квантовые числа.

2. Законы сохранения в мире частиц. Барионное и лептонное квантовые числа. Странность. Частицы-античастицы

Задачи:

1. Протон, электрон и фотон имеют одинаковую длину волны  = 10^-9 см. Какое время им необходимо для пролета расстояния в 10 м?

2. Каким был бы радиус Земли, если бы она состояла из вещества, имеющего плотность ядра?

3. Оценить радиус слабых взаимодействий

4. Облучение дейтериевой мишени пучком медленных π^-- мезонов приводит к реакции π^- + d → n + n. Определить четность π^- - мезонов.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 9

1. Особенности спинов ядер. Четность. Орбитальная и внутренняя четность.

Четность системы частиц.

2. Сильные взаимодействия. Адроны. Правило Накано-Нишиджимы-Гелл-Манна

Задачи:

1. Определить максимальную кинетическую энергию электронов β - распада ³²Р. Массы атомов в а.е.м.: ³²Р — 31,973908, ³²S — 31,9720728.

2. Найти пороговую энергию  - кванта при фоторасщеплении ядра массы М, если энергия реакции равна Q.

3. До какой величины энергии в реакции сохраняется число нуклонов?

4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:  + p →

;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 10

1. Тождественность частиц. Статистика. Фермионы и бозоны . Классические статические электромагнитные моменты ядер. Квантовомеханические моменты ядер.

2. Кварки и их характеристики

Задачи:

1. Убедиться, что разность энергий связи зеркальных ядер ¹⁵N и ¹⁵O обусловлена кулоновской энергией.

2. Какая доля ядер ³²Р распадется в течение второй недели с момента изготовления препарата?

3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

К^- + р → ^- + К⁺ + X;

4. Оценить радиус сильных взаимодействий

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 11

1. Общие закономерности радиоактивного распада. Виды распада.

2. Кварковая структура легчайших барионов и мезонов.

Задачи:

1. Электрон на выходе линейного ускорителя имеет скорость на 2 см/с меньше скорости света. Определить массу электрона.

2. При рассеянии протона на протоне величина поперечной компоненты импульса для первого дифракционного минимума равна 1,1 ГэВ/с. Оценить радиус протона и плотность вещества в протоне.

3. Определить спин π - мезона, если известно, что отношение сечений прямой и обратной реакций р + р ↔ d + π⁺:

, где р_π и р_p— импульсы частиц.

4. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях:

 + p → p + p +

.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 12

1.α-Радиоактивность. Прохождение α -частиц через барьер.Центробежный барьер

2. Кварковые атомы, четность.

Задачи:

1. Вычислить максимальную энергию электронов, испускаемых при β - распаде ¹²В. Атомная масса ¹²В — 12,0144 а.е.м.

2. Определить пороговые значения энергий  - квантов в реакциях фоторасщепления ¹²С:  + ¹²С  ¹¹С + n;

3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции:  + p →

+ ;

4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

p +

→ π⁰+ К^- + Х;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13

1. β-распад. Нейтрино. Слабое взаимодействие. Промежуточные бозоны.

Переходы Ферми и Гамова-Теллера

2. Декуплет барионов с Ј^р = ³/2⁺. Распады ∆ - резонансов. Кварковая диаграмма нуклон-нуклонного взаимодействия.

Задачи:

1. Оценить минимальное расстояние, на которое сблизится с ядром золота ¹⁹⁷Аu α - частица с энергией 5 МэВ.

2. Определить активность препарата ⁸³Sr через 60 часов после приготовления, если первоначальная активность составляла 0,05 мкКи.

3. Оценить путь, пройденный в атмосфере π⁺ - и π⁰- мезонами с энергией 1 ГэВ.

4. Определить пороги рождения антипротона в следующих реакциях:

р + p → р + р + р +

;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 14

1. γ- рспад. Классификация фотонов. Правила отбора для электромагнитных переходов.

2. Трудности простой кварковой модели. Новое квантовое число «цвет».

Задачи:

1. Скорость электрона составляет 10¹⁰ см/с. Какую энергию ему необходимо сообщить, чтобы его скорость увеличилась на 50% ?

2. Используя зависимость, существующую между радиусом ядра и массовым числом, оценить плотность ядерной материи.

3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильных взаимодействий следующих реакции: р + π^- → +

;

4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

π- + р → К⁺ + К⁰ + X;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 15

1. Основные свойства ядерных (нуклон-нуклонных) сил. Дейтрон. Зависимость ядерных сил от спина. Их нецентральность. Волновая функция нейтрона.

2. Барионы и мезоны как наборы цветных кварков.

Задачи:

1. Чему равна максимальная энергия электронов, испускаемых при β - распаде трития?

2. Возможны ли реакция  + ⁷Li  ¹⁰В + n, под действием  - частиц с кинетической энергией 10 МэВ?

3. Оценить отношение сечений двух- и трехфотонной аннигиляции электрон-

позитронной пары.

4. Оценить вероятность распада на лету μ - мезона с полной энергией 1 ГэВ.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 16

1. Зарядовая независимость ядерных сил . Спин-орбитальные силы . Обменный характер нуклон-нуклонных сил.

2. Глюоны. Квантовая хромодинамика (КХД).

Задачи:

1. α - Частица с энергией 5 МэВ пролетает мимо ядра золота ¹⁹⁷Аu. При каком значении прицельного параметра угол рассеяния составит 1°?

2. Определить возраст деревянного предмета, если активность на единицу массы ¹⁴С составляет 0,7 активности свежесрубленного дерева.

3. Рассчитать порог реакции р + р → р + р + π°. Определить делю кинетической энергии налетающего протона, идущую на движение центра инерции

4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующией реакции: р +

→ π⁺ + π^- + π⁰ + π⁺ + π^--

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 17

1. Радиальная форма нуклон-нуклонных сил. Квант ядерного поля. Теория Юкавы .

2. Сравнение КЭД и КХД. Экранировка и антиэкранировка заряда. Асимптотическая свобода – конфаймент.

Задачи:

1. Чему равна скорость частицы, кинетическая энергия которой равна ее энергии покоя?

2. Оценить часть объема ядра, занимаемую нуклонами, и среднее расстояние между нуклонами в ядре.

3. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

p +

→ Ξ^- + π⁺ + X;

4. Оценить магнитный момент U – кварка в ядерных магнетонах, если масса кварка равна 1/3 m_р

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 18

1. Изоспин частиц и ядер.

2. Структура протона.

Задачи:

1. Определить кинетическую энергию конечного ядра при β+ - распаде ⁶⁴Сu при: 1) Е_v = 0, 2) Т_е = 0.

2. Вычислить порог реакции ¹⁴N +   ¹⁷О + р, если налетающей частицей является: 1) ядро ¹⁴N, 2)  - частица. Энергия реакции Q = -1,18 МэВ. Объяснить результат.

3. Какова вероятность того, что π⁺-мезон с кинетической энергией 100 МэВ распадется на лету, не достигнув мишени, расположенной в 6 м от места рождения мезонов?

4. Возможна ли реакция μ^- + ν_μ → e^- +

.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 19

1. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях.

2. Причины отсутствие кварков в свободном состоянии.

Задачи:

1. α - Частица с энергией 5 МэВ налетает на ядро золота ¹⁹⁷Аu с прицельным параметром 2∙10^-8 см. Определить угол отклонения α - частицы от первоначального направления движения.

2. Оценить верхнюю границу возраста Земли, считая, что весь имеющийся на Земле ⁴⁰Аr образовался из ⁴⁰К в результате е-захвата. В настоящее время на каждые 300 атомов ⁴⁰Аr приходится один атом ⁴⁰К.

3. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции: р + π ^- → К⁰ +

;

4. Определить частицу X, образующуюся в реакции сильного взаимодействия:

π- + р → К^- + π- + р + X;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 20

1. Кинематика ядерных реакций. Порог.реакции.

2. Эксперименты, подтверждающие наличие кварков в адронах: глубоконеупругое рассеяние электронов, аннигиляция позитронов, струи адронов.

Задачи:

1. Чему равна масса электрона с кинетической энергией 2 МэВ?

2. Рассчитать радиусы атомных ядер ²⁷Al, ⁹⁰Zr, ²³⁸U.

3. Оценить магнитный момент d – кварка в ядерных магнетонах, если масса кварка равна 1/3 m_р

4. Рассчитать порог реакции p + p → p + Σ⁺ + K⁰. Показать, что в этой реакции сохраняется странность.

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 21

1. Механизмы ядерных реакций. Составное ядро Формула Брейта-Вигнера. Прямые ядерные реакции .

2. Тяжелые кварки — с, Ь, t.

Задачи:

1. Определить верхнюю границу β - спектра при распаде нейтрона.

2. Какие ядра могут образовываться в результате реакций под действием: 1) протонов с энергией 10 МэВ на мишени из ⁷Li; 2) ядер ⁷Li с энергией 10 МэВ на водородной мишени?

3.Возможна ли реакция μ^- → e^- +

+ ν_μ;

4. Рассмотреть возможность протекания за счет сильного взаимодействия следующей реакции: р + р → Ξ° + р + π⁺;

КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра экспериментальной физики

Утверждаю

Зав. кафедрой _________________ Учебная дисциплина:

"___" __________________ 2007 г. Ядерная физика

Blog

Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика атомного ядра и частиц Для направления/специальности 5104000 / 010701