高等原子核物理  082700M01007H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科核心课 | 任课教师:叶沿林,林承键,杨晓菲,周善贵,周小红
授课时间: 星期三,第6、7、8 节
授课地点: 教二楼414
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17
课程编号: 082700M01007H 课时: 50 学分: 3.00
课程属性: 一级学科核心课 主讲教师:叶沿林,林承键,杨晓菲,周善贵,周小红 助教:
英文名称: Advanced Nuclear Physics 召集人:

教学目的、要求

原子核是基于多种基本相互作用的量子多体复杂体系,是物质结构的一个微观层次,包含了丰富的内禀自由度和对称性,储存着宇宙间绝大部分可见的质量和能量。近百年来,核科学处于物质科学的前沿,对人类的生存与发展和国家的地位与安全产生了重大影响,成为衡量综合国力的一项重要标志。当今不稳定原子核版图的开拓,又与宇宙中重元素生成过程以及攀登超重元素岛等交叉学科重大科学问题密切相关,核物理具有基础和应用并重的特点,在核能、核安全、核医学、核辐照、以及考古和生物等方面发挥重要和基础性作用。
     本课程以核物理与核技术相关专业的研究生为主要授课对象。以核物理的前沿发展为线索,综合介绍原子核物理的知识体系和研究方法。具体内容包括:原子核的基本性质、放射性及其应用、核相互作用、核模型、核反应和核衰变的机制与应用、核天体物理基础、超重核合成等。
     本课程的特点是以观测和现象牵引,注重科学发现的过程和方法、综合介绍理论和实验前沿发展及其应用,适当体现科学文化与哲学。

预修课程

本科四大力学

教 材

主要内容

第一章 核物理的历史发展与主要前沿 (3学时、1次)(叶沿林)
   	    1、核物理的历史发展
        2、核物理主要发展前沿
        3、大型装置发展
       安排思考题和讨论。提供阅读资料。

第二章 原子核的基本性质及其前沿研究(6学时、2次)(杨晓菲)
   	    含测量手段核方法、主要物理模型、不稳定核前沿。
1、	原子核质量(结合能)和半径
2、原子核的自旋、宇称,磁矩,电四极矩,;
3、  测量原子核基本性质所用核技术实验手段;
4、 与原子核基本性质测量相关的原子核奇特结构研究。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第三章 原子核衰变及其应用 (6学时、2次)(叶沿林)
1、原子核的电磁相互作用与γ谱学;
2、β衰变与弱相互作用;
3、弱束缚核的延迟粒子发射;
4、弱束缚核的集团衰变。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第四章 核力与核结构模型(一)  (6学时、2次)(周善贵)
概要介绍核力的特性以及现代核结构模型发展现状,并以核物质性质的理论描述为例,系统讲述核模型的建立过程。
1、 核力的特性;
2、 原子核的宏观模型;
3、原子核的微观模型;
4、核物质性质。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第五章 核力与核结构模型(二)  (6学时、2次)(周善贵)
从当前核物理研究前沿领域的几个典型问题出发,综合核物理特别是核结构基础知识,概要讲述如何从核力(核子-核子相互作用)出发,通过求解多体理论模型,描述这些前沿问题。具体包括:
1、 奇特核现象;
2、 原子核形变相关特性;
3、 原子核中的奇异自由度——超核。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第六章 原子核反应机制及新进展(6学时、2次)(林承键)
1、核反应概述 -- 核-核相互作用势、反应类型与特征时间;
2、 弹性散射 – 类型与特征、参数化方法,光学势的抽取与模糊性、“阈异常”现象;
3、 非弹性散射与转移反应 – 反应特征、谱因子和选择定则,参数化方法,转移斜率反常与约瑟夫森效应;
4、 深部非弹与多核子转移 – 反应特征、集体自由度的驰豫、多核子转移与高Z元素的产生;
5、 熔合反应 – 垒上与垒下熔合、垒下熔合的异常、耦合道机制、势垒分布,新近热点(势参数异常、深垒熔合抑制);
6、 裂变 – 基本图像、全熔合裂变、预平衡裂变、准裂变和快裂变,新进展;
7、 核反应在国家安全与国民经济方面的应用。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第七章 弱束缚核结构与反应新机制(3学时,1次)(林承键)
1、 弱束缚核的结构与反应特性;
2、 光学势的反常“阈异常”现象;
3、 库仑虹的抑制与强吸收效应;
4、破裂机制与全熔合、不完全熔合和总熔合。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。
         
第八章 超重核素(元素)合成及其性质研究(9学时、3次)(周小红)
1、超重研究背景和意义;
2、在自然界中寻找超重元素;
3、超重元素和核素合成实验技术和方法;
4、超重研究重要进展、现状和展望。
安排习题和答疑讨论。提供阅读资料。

第九章 核天体物理基础(3学时、1次)(叶沿林)
  1、大爆炸与原初核合成;
2、恒星中的核反应;
3、宇宙中的中微子。
   提供阅读资料。
   
考  试 (2 学时)

参考文献

《核物理与等离子体物理—学科前沿记发展战略》(上册:核物理卷)
科学出版社,2017年。
        K.Heyde, 《Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics》       
               Bristol and Philadelphia, 2004
      颜一鸣主编,《原子核物理学》,原子能出版社,1990年,ISBN 7-5022-0240-4
《核物理与等离子体物理—学科前沿记发展战略》(上册:核物理卷)
科学出版社,2017年。
        K.Heyde, 《Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics》       
               Bristol and Philadelphia, 2004
      颜一鸣主编,《原子核物理学》,原子能出版社,1990年,ISBN 7-5022-0240-4
《核物理与等离子体物理—学科前沿记发展战略》(上册:核物理卷)
科学出版社,2017年。
        K.Heyde, 《Basic Ideas and Concepts in Nuclear Physics》       
               Bristol and Philadelphia, 2004
      颜一鸣主编,《原子核物理学》,原子能出版社,1990年,ISBN 7-5022-0240-4