Нейтронная физика, Федоров В.В., 2004

Нейтронная физика, Федоров В.В., 2004.

Пособие соответствует государственному стандарту дисциплины "Физика атомного ядра и элементарных частиц" магистерской подготовки по программе 553113 "Прикладная ядерная физика". Основу учебного пособия составили курсы лекций, прочитанные автором в разное время в Санкт-Петербургском государственном и государственном политехническом университетах, а также на Зимних школах физики ПИЯФ. Оно посвящено широкому кругу физических явлений, которые можно изучать, используя нейтроны как объект исследования и как инструмент для исследований. Даются необходимые дня дальнейшего понимания материала сведения из теории рассеяния нейтрона изолированным ядром. Подробно излагаются основы нейтронной оптики и дифракции нейтронов в совершенных кристаллах. В доступной для студентов старших курсов физических специальностей форме рассмотрены классические эффекты динамической дифракции (маятниковый эффект, эффект Бормана) и оптики (ядерный псевдомагнетизм), а также описан ряд новых явлений. таких как возникновение и воздействие сильных внутрикристаллических электрических полей на нейтрон, эффекты вращения спина и деполяризация нейтронов при дифракции в кристаллах без центра симметрии. Большое внимание уделено физической картине явлений. Рассмотрены вопросы, связанные с получением и применением ультрахолодных нейтронов в физике. Подробно наложена связь симметрий законов природы п законов сохранения. Рассказывается об истории создания теории ,в-распада, слабого взаимодействия и современной Стандартной модели, а также о ключевых экспериментах по наблюдению явлений, нарушающих Р- и СР-инвариантности, а также по поиску нарушения Т-инвариантности. Подробно рассмотрены нейтринные осцилляции, осцилляции странности и нейтрон-антинейтронные осцилляции. Затронуты вопросы, касающиеся барионной асимметрии Вселенной. Пособие может быть полезно для студентов университетов, специализирующихся в области физики ядра и элементарных частиц, а также — в физике конденсированного состояния вещества. Предназначено для студентов СПбГПУ.




Открытие нейтрона.
В 1932 году 17 февраля Джеймс Чэдвик направил в печать свою статью "Возможное существование нейтрона"  (Possible Existence of a Neutron. James Chadwick, Nature (Feb. 27, 1932) v. 129, p. 312), которая открыла новую, ядерную, эру в истории развития человечества. Через два года он был удостоен Нобелевской премии "...за открытие нового фундаментального кирпичика мироздания, из которых построены атомы и молекулы, а именно за открытие так называемого нейтрона. Интуиция, мысль и логика вместе с искусством эксперимента позволили профессору Чэдвику доказать существование нейтрона и установить его свойства..."

Но никто из присутствующих на торжествах 1935 г., по всей видимости. не подозревал, что в истории наступила новая эра. Одно из самых важных для человечества открытий XX в. — открытие Ганом и Штрассманом в 1939 г. деления ядер урана под действием нейтронов — явилось прямым следствием открытия нейтрона. Управляемые цепные реакции деления легли в основу ядерной энергетики. Я дерную энергию удалось впервые освободить в 1942 году, когда Ферми построил первый атомный реактор. 16 июля 1945 г. в США был проведен первый испытательный взрыв ядерной бомбы, а 6 и 9 августа, в самом конце Второй мировой войны, были сброшены ядерные бомбы на японские города Хиросиму и Нагасаки. Такое завершение Второй мировой войны показало реальную угрозу для существования человеческой цивилизации от такого невиданной концентрации источника энергии, который оказался в ее руках. Поэтому сейчас, когда накоплен огромный ядерный арсенал, необходимо осознавать важность ядерной науки и понимать, что неосторожное или безграмотное действие отдельных личностей или правительств может привести к гибели всего человечества, в ядерном пламени.

Оглавление
1 Введение
1.1 Открытие нейтрона
1.1.1 Несколько слов об истории
1.1.2 Формула Дебая-Комптона
1.1.3 Масса нейтрона
1.1.4 Заряд нейтрона
1.1.5 Распад и время жизни нейтрона
1.1.6 Магнитный момент нейтрона
1.1.7 Электрический дипольный момент нейтрона
1.1.8 Поляризуемость нейтрона
1.2 О природе ядерных сил
Пример. Излучение Вавилова-Черенкова
Литература для дополнительного изучения
2 Взаимодействие нейтронов с ядрами
2.1 Рассеяние нейтрона изолированным ядром
2.1.1 Метод парциальных воли в теории рассеяния
2.1.2 Резонансное рассеяние
2.2 Дейтон и свойства ядерных сил
2.2.1 Частица в сферической яме прямоугольной формы
2.3 Резонансное рассеяние при наличии неглубокого уровня
2.4 Несколько примеров упругого рассеяния
1. Сферическая потенциальная яма глубины V_о и радиуса d
2. Длина рассеяния
3. Сферический потенциальный барьер высотой V_o и радиусом d
4. Резонансное рассеяние
5. Поглощение. Закон 1 /v
6. Полезное выражение для амплитуды рассеяния через сечение
7. Связь амплитуды и длины рассеяния
2.5 Когерентное и некогерентное рассеяние
2.5.1 Псевдопотенциал Ферми
2.5.2 Эффект корреляции спинов ядер молекулы
2.5.3 Частный случай рассеяния на орто- и параводороде
Литература для дополнительного изучения
3. Дифракция и нейтронная оптика
3.1 Когерентное рассеяние нейтронов кристаллическим веществом
3.2 Разложение потенциала кристалла но векторам обратной решетки
3.3 Тепловые колебания атомов в решетке. Фактор Дебая-Уоллера
3.4 Уравнения динамической теории дифракции
3.4.1 Нейтронная оптика
3.4.2 Отражение и преломление в полубесконечном кристалле
3.5 Ультрахолодные нейтроны
3.5.1 Измерение времени жизни нейтрона
3.5.2 Отражение в магнитном поле
3.6 11рименения явления зеркального отражения. Нейтронные зеркала
3.6.1 Отражение от намагниченных зеркал. Поляризующие нейтроноводы
3.6.2 Измерение амплитуд рассеяния
3.6.3 Особенности спектра нейтронов, вылетающих из среды под малыми углами к поверхности
3.7 Ядерная прецессия спина
Литература
4. Симметрии и законы сохранении
4.1 Инвариантность гамильтониана и интегралы движения
4.2 Инвариантность относительно инверсии координат (зеркальная симметрия)
Четность и Р-инвариантность
Важное следствие Р-инвариантности
4.3 Изучение структуры слабых взаимодействий
4.3.1 Четырехфермионное взаимодействие Ферми
4.3.2 Теория двухкомпонентного нейтрино
4.3.3 Универсальное слабое взаимодействие
4.3.4 Несохранение четности в сильном взаимодействии
4.3.5 Схема Кабиббо
4.3.6 Осцилляции нейтрино
4.3.7 Смешивание кварков и время жизни нейтрона
4.3.8 Поворот спина нейтрона в однородном веществе (аналог оптической активности)
4.3.9 Спиновый дихроизм
4.3.10 Нейтральные токи
4.4 Инвариантность относительно обращения движения
4.5 Нейтральный К-мезон Осцилляции странности
4.5.1 Нарушение СР-инвариантности в распадах R°-мезонов
4.5.2 Нейтрон-антинейтронные осцилляции
Литература
5 Электромагнитное взаимодействие нейтрона
5.1 Частица во внешнем магнитном иоле
5.2 Поиск электрического дипольного момента нейтрона
5.2.1 Основные идеи магниторезонансного метода Рамзея для измерения ЭДМ
5.2.2 Схема спектрометра Рамзея
Литература
6. Нейтронная оптика и динамическая дифракция нейтронов в нецен i росиммеi рмчнмх кристаллах
6.1 Введение
6.2 Ядерный и электрический потенциалы кристалла. Разложение по векторам обратной решетки
6.3 Интерференпия ядерной и электромагнитной амплитуд рассеяния. Сильные электрические поля
6.4 Нейтронная оптика в нецентросимметричном кристалле. Теория возмущений
6.4.1 Экспериментальное наблюдение нейтронно-оптического эффекта вращения спина
6.5 Двухволновая дифракция
6.6 Эффекты, связанные с вращением спина S =1/2 при дифракции нейтрона в нецентросимметричном кристалле
6.7 Измерение смещения маятниковой фазы при перевороте спина нейтрона
6.8 Двухволновая дифракция. Общий случай
6.8.1 Электрические поля, действующие на нейтрон в нецентросимметричном кристалле
6.8.2 Маятниковый эффект (PendcllOsiuig)
Приближение плоской волны
Приближение сферической волны
6.8.3 Маятниковые фазы и внутрикристаллические поля
6.9 Новые возможности поиска ЭДМ нейтрона дифракционным методом
6.9.1 Эффект Бормана и вращение спина в нецентросимметричном кристалле
6.9.2 Деполяризация нейтронов при дифракции в нецентросимметричном кристалле
6.9.3 Возможность измерения ЭДМ нейтрона при дифракции но Лауэ
6.9.4 Экспериментальное наблюдение -эффекта задержки дифрагирующего нейтрона в кристалле
6.9.5 Экспериментальное наблюдение эффекта деполяризации нейтронов. Измерение электрических полей, действующих на дифрагирующий нейтрон
6.9.6 Статистическая чувствительность дифракционною метода поиска ЭДМ нейтрона
6.10 Дифракционный эксперимент Шалла и Нага пса по измерению ЭДМ нейтрона
6.11 Нейтронный интерферометр
6.11.1 Опыты Рауха и Вернера по наблюдению спинорного характера вращения спина в магнитном поле
Литература.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Нейтронная физика, Федоров В.В., 2004 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: учебник по физике :: физика :: Федоров