Курсы, читаемые на
кафедре общей ядерной физики
Физика ядра и частиц
3 курс 6 семестр (36 часов)
Основные этапы развития физики ядра и
элементарных частиц. Масштабы явлений микромира.
Свойства атомных ядер. Радиоактивность.
Нуклон-нуклонные взаимодействия и свойства
ядерных сил. Ядерные реакции. Модели атомных
ядер. Деление и синтез атомных ядер.
Взаимодействие излучения с веществом. Основные
характеристики элементарных частиц. Сильные
взаимодействия. Структура нуклона. Слабые
взаимодействия. Симметрии. Единая теория слабых
и электромагнитных взаимодействий. Идеи
Великого объединения. Современные
астрофизические представления и космические
лучи. Нуклеосинтез в звездах. Гипотезы
происхождения космических лучей.
Лекторы: профессор Б.С.Ишханов,
профессор И.М.Капитонов
Физика сильноточных
ускорителей
4 курс 7 семестр (24 часа)
Составные части и параметры ускорителей.
Генераторы импульсного напряжения. Диоды.
Взрывная эмиссия. Режим Чайлда-Ленгмюра.
Магнитная изоляция. Гидродинамическая и
кинетическая модели. Нестационарные режимы.
Линейные и нелинейные волны. Генерация ионов.
Лектор: профессор О.И.Василенко.
Ядерная физика высоких
энергий
4 курс 7 семестр (32 часа)
В курсе рассматривается актуальное
направление современной ядерной физики:
исследования ядер на пучках ускорителей с
энергиями сотни Мэв - единицы Гэв. Курс включает
обзор коллективных возбуждений ядер различными
частицами, изучение поведения ядерной материи на
малых расстояниях, модификации свойств
элементарных частиц в ядерной среде. Особое
внимание уделено программам исследований на
новом поколении ускорителей электронов
непрерывного действия. Курс может быть
использован как в введение в современную ядерную
физику высоких энергий.
Лектор: с.н.с. В.И.Мокеев
Взаимодействие
излучения с веществом
4 курс 7 семестр (32 часа)
В курсе изучается взаимодействие тяжелых и
легких заряженных частиц с веществом,
многократное рассеяние, cтатистика столкновений,
прохождение заряженных частиц через
монокристаллы. Исследуется взаимодействие
жесткого электромагнитного излучения и
нейтронов с веществом, замедление нейтронов.
Рассмотрены основные характеристики
мезомолекул и мюонный катализ ядерного синтеза.
Лектор: доцент В.Г.Сухаревский.
Квантовая
физика металлов
4-й курс, 7-й семестр
Модель свободных электронов. Теория
Друде. Теория Зоммерфельда. Зонная теория.
Теорема Блоха. Приближение слабого
периодического потенциала. Зоны Бриллюэна.
Поверхность Ферми. Приближение сильной связи.
Метод Вигнера-Зейца. МТ-потенциал. Метод
присоединенных плоских волн. Вариационный
принцип. Метод гриновских функций Корринги, Кона,
Ростокера. Метод ортогонализованных плоских
волн. Метод псевдопотенциала. Квазиклассический
подход к динамике блоховских электронов.
Электронные, дырочные и открытые орбитали.
Квантование орбиталей. Уровни Ландау.
Экспериментальные методы определения
поверхности Ферми. Эффект de Haas-van Alphen.
Квантовая теория гармонического
осциллятора. Фононы. Приближение Дебая,
Эйнштейна. Плотность электронных и фононных
состояний. Особенности ван Хова.
Экспериментальные методы определения фононного
спектра. Ангармонизм. Теплопроводность решетки.
N- и U-процессы: процессы переброса Паерлса.
Электрические свойства в модели Друде,
Зоммерфельда, блоховских электронов.
Полуклассическая теория проводимости в
металлах. Неравновесная и равновесная функции
распределения электронов. Уравнение Больцмана,
интеграл столкновений. Приближение времени
релаксации. Механизмы рассеяния электронов в
металлах. Эффект Кондо.
Магнитные свойства. Формула Ланжевена
для диамагнитной восприимчивости. Парамагнетизм
Ван Флека. Ланжевенский парамагнетизм. Функции
Бриллюэна и Ланжевена. Закон Кюри. Расщепление
уровней внутрикристаллическим полем.
Замораживание орбитального углового момента.
Спиновый парамагнетизм Паули. Диамагнетизм
Ландау. Ферромагнетизм. Внутреннее магнитное
поле Вейса. Закон Кюри-Вейса. Электростатическое
природа поля Вейса. Модель Гейзенберга.
Спиново-обменное взаимодействие, обменный
интеграл. Прямой обмен, сверхобмен, косвенный
обмен. Спиновые волны, магноны. Температурная
зависимость намагниченности: закон Блоха.
Антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Ферриты.
Температура Кюри и восприимчивость
ферримагнетиков. Закон Кюри для
антиферромагнетиков. Температура Нееля.
Восприимчивость антиферромагнетиков ниже
температуры Нееля. Доменная структура.
Феромагнитные домены. Движение границ при
намагничивании, эффект Баркгаузена. Магнитная
анизотропия, направления легкого и трудного
намагничения. Наведенная, обменная,
поверхностная анизотропия. Энергия
магнитострикционной деформации. Магнитоупругая
энергия. Магнитостатическая энергия. Магнитная
энергия. Стенки Блоха. Неелевские границы.
Страйп-структуры. Циллиндрические магнитные
домены.
Механические свойства металлов.
Обобщенный закон Гука. Теоретический и
экспериментальный предел пластичности.
Механизмы пластической деформации. Скольжение
дислокаций. Источники Франка-Рида. Условия
Треска и фон Мизеса пластической деформации.
Текучесть. Диаграмма механизмов деформации в
координатах напряжение-температура.
Дислокационные, диффузионные и межзеренные
механизмы текучести. Твердость. Упрочнение.
Хрупкость.
Лектор: д.ф.-м.н. Н.Г.Чеченин
Физика
ион-атомных столкновений
4-й курс, 7-й семестр
Классическая трактовка упругих и неупругих
потерь энергии. Область применимости
классической механики в задаче рассеяния. Томас -
фермиевское описание иона (атома). Борновское
приближение. Электронное торможение ионов в
борновском приближении. Многократное рассеяние
ионов и страгглинг. Диэлектрический механизм
описания торможения частиц. Электронная и
ядерная тормозная способности и многократное
рассеяние при малых скоростях частиц.
Лекторы: проф. А.Ф.Тулинов и внс, кфмн. Г.П.Похил
Взаимодействие ионов
низких энергий с поверхностью твердых тел
4 курс 7 семестр (32 часа)
Сведения из теории атомных столкновений. Краткие
сведения о потерях энергии при прохождении
низкоэнергетичных ионов через вещество и
образование радиационных дефектов. Рассеяние
ионов низких энергий. Однократное и
двукратное рассеяние. Ориентационные эффекты в
рассеянии ионов поверхностью монокристаллов.
Роль неупругих процессов в рассеянии ионов.
Распыление поверхности твердых тел под
действием ионной бомбардировки. Анизотропия
пространственного распределения распыленных
частиц. Состав продуктов распыления.
Энергетическое распределение распыленных
частиц. Порог распыления и зависимость
коэффициента распыления от энергии и типа
бомбардирующих ионов. Механизмы распыления.
Фокусонный механизм и линзовая фокусировка.
Механизм Лемана-Зигмунда. Каскадный механизм
распыления. Современная классификация
механизмов распыления. Роль каналирования в
распылении. Развитие рельефа поверхности
вследствие распыления. Кластеры. Образование
газовых пузырьков. Блистеринг и охрупщивание.
Распыление многокомпонентных материалов.
Формирование измененного слоя. Радиационно
стимулированные диффузия и сегрегация.
Перемешивание. Теории распыления. Каскадная
теория распыления. Формула Зигмунда-Томпсона.
Теория Ондерделиндена. Вторичная ионная эмиссия.
Основные закономерности вторичной ионной
эмиссии. Влияние состояния поверхности на
эмиссию вторичных ионов. Теоретическое описание
коэффициента ионизации. Эмиссия фотонов и
электронов при ионном облучении поверхности
твердых тел. Спектры ионно-фотонной эмиссии.
Механизмы эмиссии фотонов. Потенциальная и
кинетическая эмиссия вторичных электронов.
Проблемы. Перспективы развития исследований
взаимодействия ионов с веществом.
Лектор: в.н.с. В.С. Черныш
Ориентационные эффекты
при прохождении заряженных частиц через
кристаллы
4 курс 8 семестр
Взаимодействие быстрых заряженных частиц с
цепочкой атомов. Критический угол Линдхарда.
Модель хаотического расположения цепочек.
Статравновесное распределение ионов в фазовом
пространстве поперечного движения. Электронное
и ядерное торможение ионов при каналировании.
Многократное рассеяние ионов при каналировании.
Деканалирование. Влияние наличия дефектов на
форму энергетического спектра рассеянных
частиц. Определение местоположения примесных
атомов и образуемых ими комплексов. Сечение
Пуанкаре. Резонансное деканалирование. Движение
в изогнутом кристалле. Квантовые эффекты при
каналировании частиц. Соответствие квантового и
классического описания движения частиц в канале
на примере осцилляторного потенциала. Излучение
электронов при плоскостном каналировании
Когерентное тормозное излучение (КТИ). Механизм
излучения. Совпадение классического описания с
первым борновским приближением. Систематика
различных видов излучения заряженных частиц в
веществе. Излучение электромагнитных волн
системой зарядов. Излучение быстродвижущихся
зарядов. Синхротронное излучение. Излучение
заряда движущегося в среде. Длина когерентности.
Черенковское излучение. Механизм и виды
излучения заряда движущегося с ускорением.
Механизм и виды излучения равномерно
движущегося заряда. Резонансное возбуждение
ионов при каналировании- эффект Окорокова.
Лекторы: профессор А.Ф.Тулинов, в.н.с. Г.П.Похил
Взаимодействие фотонов
и электронов с атомными ядрами
4 курс 8 семестр (32 часа)
Фотоны и электроны как эффективные пробные
частицы для изучения атомных ядер. Элементарная
теория квантовых систем с электромагнитным
излучением. Мультипольное разложение.
Длинноволновое приближение. Правила сумм.
Ядерное фоторасщепление. Гигантские резонансы.
Гигантский дипольный резонанс.
Экспериментальные методы исследования ядер с
помощью электромагнитных полей. Тормозное
излучение и источники монохроматических
фотонов. Рассеяние электронов ядрами.
Форм-факторы.
Лекторы: профессор Б.С.Ишханов,
профессор И.М.Капитонов
Математическая
статистика в ядерной физике
4 курс 8 семестр (32 часа)
Случайные ошибки и статистические методы
оценки параметров распределений в ядерной
физике. Регрессионный анализ. Множественная
линейная регрессия. Множественная нелинейная
регрессия. Метод и его применения в ядерной
физике. Метод моделирования траекторий в ядерной
физике. Метод случайных матриц: корреляции и
флуктуации.
Лектор: доцент Ф.А.Живописцев.
Квантовая теория поля
4 курс 8 семестр
Свободные поля и их квантование. Функции Грина
полей. S-матрица и диаграммы Фейнмана.
Лектор: профессор О.И.Василенко.
Модели ядер
4 курс 8 семестр (32 часа)
Хаpактеpистики ядеp в основном и возбyжденных
состояниях. Сечения ядеpных pеакций пpи малых и
пpомежyточных энеpгиях. Ядеpный скейлинг.
Взаимодействие нyклонов и сpеднее поле ядpа.
Модель Феpми-газа. Ядеpная модель оболочек.
Коллективные модели ядpа. Дефоpмиpованные ядpа и
их возбyжденные состояния.
Лектор: доцент Н.Г.Гончарова.
Физика
полупроводников и диэлектриков
4-курс, 8-семестр
Зонная структура однородных
полупроводников. Концентрация, подвижность
носителей тока и проводимость при
термодинамическом равновесии. Свойства твердых
тел в сильных электрических полях.
Гальваномагнитные и термомагнитные явления.
Неравновесные носители тока. Равновесный и
неравновесный p-n - переходы. Плазмоны, поляритоны
и поляроны. Оптические процессы. Диэлектрики и
сегнетоэлектрики. “Поляризационная
катастрофа”. Теория фазовых переходов Ландау.
Пироэлектрики. Антисегнетоэлектрики.
Пьезоелектричество. Сегнетоупругость.
Лектор: д.ф.-м.н. Чеченин Н.Г.
Электромагнитное
излучение электронов
5 курс 9 семестр (32 часа)
Запаздывающие потенциалы и поля. Дипольное
излучение. Когерентная длина излучения.
Синхротронное излучение. Излучение в ондуляторе.
Излучение в виглере. Спонтанное излучение. Лазер
на свободных электронов. Вынужденное излучение.
Взаимодействие электронов с волной. Переходное
излучение. Излучение Вавилова - Черенкова.
Нормальный и аномальный эффект Доплера.
Излучение в периодических структурах. Усиление
волн в электронных потоках. Лампа бегущей волны.
Магнетрон.
Лектор: профессор О.И.Василенко.
Атомные ядра
5 курс 9 семестр (36 часов)
Ядерная структура и массы атомных ядер.
Радиоактивность ядер вблизи долины
стабильности. Методы получения ядер, далеких от
области долины стабильности. Новые типы
радиоактивного распада ядер. Испускание
запаздывающих частиц. Запаздывающее деление.
Синтез трансурановых элементов.
Распространенность элементов. Механизмы
образования элементов на различных стадиях
эволюции Вселенной. Нуклеосинтез в современную
эпоху.
Лектор: профессор Б.С.Ишханов.
Фотоядерные реакции
5 курс 9 семестр (36 часов)
Взаимодействие фотонов с атомными ядрами.
Гигантский дипольный резонанс. Особенности
фотоядерных реакций на ядрах с различным
массовым числом А. Модели описания гигантского
резонанса. Изучение распадных характеристик
дипольного гигантского резонанса. Реакции
радиационного захвата. Поляризационные
эксперименты. Структура возбужденных состояний
ядер с заполненными оболочками.
Конфигурационное расщепление гигантского
дипольного резонанса. Проявление изоспиновых
эффектов в фоторасщеплении атомных ядер.
Лектор: профессор И.М.Капитонов.
Происхождение элементов
5 курс 9 семестр (36 часов)
Распространенность элементов. Основные
свойства и характеристики звезд. Нуклеосинтез в
звездах. Горение водорода. Солнечное нейтрино.
Горение гелия. Красные гиганты. Реакция горения
углерода, кислорода, кремния. Образование легких
элементов в звездах. Реакции в звездах под
действием нейтронов. S- и R-процессы. Нуклеосинтез
в сверхновых. Конечные стадии эволюции звезд.
Обойденные ядра. Дозвездная стадия эволюции
Вселенной. Нуклеосинтез в современную эпоху.
Лектор: профессор Б.С.Ишханов.
Процессы
электрон-позитронной аннигиляции в физике
элементарных частиц
5 курс 9 семестр (16 часов)
Кинематика встречных пучков. Накопители.
Электромагнитное взаимодействие электронов.
Образование адронов в е+е--столкновениях.
Тау-лептон. Цвет. Глюоны. Струи. W, Z-бозоны.
Лектор: профессор Б.С.Ишханов.
Ядерные реакции
5 курс 9 семестр (36 часов)
Пучок, мишень, камера рассеяния, детекторы,
идентификация частиц, электронные модули,
спектроскопия и временные измерения, проблемы
высокой скорости счета. Реакции через составное
ядро, оптическая модель, прямые реакции,
предравновесные процессы, реакции с тяжелыми
ионами.
Лектор: доцент Э.И.Кэбин.
Инерциальный
управляемый термоядерный синтез
5 курс 9 семестр (24 часа)
Концепция термоядерного синтеза с
инерциальным удержанием. Необходимость и
способы сжатия мишеней. Мощные лазеры,
электронные, легко- и тяжелоионные ускорители
как драйверы. Взаимодействие лазерного
излучения с веществом и плазмой. Длина волны
излучения. Нагрев мишеней. Сжатие мишеней и их
устойчивость. Форма импульса и симметрия сжатия.
Сложные мишени. Мишени для лучевого синтеза.
Лектор: профессор О.И.Василенко.
Физика кварков
5 курс 9 семестр (24 часа)
Проблема структуры материи. Ядерная материя.
Статическая кварковая модель адронов. Динамика
кварков. Сильное взаимодействие на малых
расстояниях. Асимтотическая свобода. Масштабная
инвариантность. Партоны. Сильное взаимодействие
на больших расстояниях. Невылетание кварков и
глюонов. Глюоны - кванты сильного взаимодействия.
Слабое взаимодействие кварков. Спонтанное
нарушение симметрии электрослабого
взаимодействия. Электромагнитные свойства
кварков. Аннигиляция электрон-позитронных пар в
адроны. Массивные кварки. Кварконии. Ядра и
кварки. Кварк - глюонная плазма. Кварки и эволюция
Вселенной.
Лектор: профессор А.Д.Суханов.
Ускорители в ядерном
эксперименте
5 курс 9 семестр (36 часов)
Принципы ускорения заряженных частиц,
стабильность ускорительных циклов.
Классификация и основные типы ускорителей.
Современные тенденции в развитиии ускорителей
нового поколения. Электронные ускорители
непрерывного действия, рециркуляторы, CEBAF.
Коллайдеры. Коллайдеры легких, тяжелых частиц и
ядер. Мезонные фабрики. Новые методы ускорения.
Лектор: профессор В.К.Гришин.
Физика
интерфейсов и низкоразмерных структур
5-й курс, 9-й семестр
Кристаллография поверхности.
Реконструкция и релаксация. Электронная
структура поверхности. Двойной слой.
Локализованные поверхностные состояния
Тангенциальный поверхностный транспорт. Тензор
магнитопроводимости в 3D. Магнитосопротивление в
2D-каналах. Интегральный и дробный квантовые
эффекты Холла. Равновесный и неравновесный p-n -
переходы. Эффекты Зеебека, Пельтье, Томсона.
Солнечные батареи и фотовольтаические
детекторы. Гетероструктуры, n-N - гетеропереходы.
Полупроводниковые лазеры. Светоизлучающие
диоды.
Лектор: д.ф.-м.н. Чеченин Н.Г.
Физика
конденсированного состояния вещества
5 курс 9 семестр (36 часов)
Агрегатные состояния вещества, плазма.
Физические характеристики материальных сред.
Функция отклика. Структурная устойчивость сред.
Открытые системы. Обратимые и необратимые
процессы диссипации и нелинейной
самоорганизации. Заряженные частицы в веществе.
Кристаллические среды. Каналирование.
Рентгеновское излучение быстрых электронов в
кристаллах. Экстремальные состояния вещества.
Лектор: профессор В.К.Гришин.
Атомные
столкновения в твердом теле и компьютерное
моделирование
5-й курс, 9-й семестр
Введение. Применимость классического
описания рассеяния ионов и электронных
процессов. Классические (полуклассические)
результаты для сечений ионизации, торможения и
перезарядки ионов. Теория многократного
рассеяния в аморфной среде. Статистическое
описание состояний каналированных ионов.
Классический и квантовый хаос. Многократное
рассеяние и торможение каналированных ионов.
Теория торможения Бете-Блоха и ее эквивалент в
описании сечения торможения. Диэлектрический
формализм в описании сечения торможения.
Плазменный подход в описании дифференциальных
потерь энергии. Ионизация, спектр
дельта-электронов. Перезарядка ионов.
Электронная и фотонная эмиссия. Столкновения с
молекулами и кластерами. Компьютерное
моделирование прохождения ионов через аморфные
среды и кристаллы. Моделирование взаимодействия
ионов с поверхностью, распыление. Моделирование
каскадов, инициированных ионным пучком, и
формирование кристаллических дефектов. Семинар.
Обсуждение избранных журнальных статей.
Глубина выхода атомов при распылении:
Взаимодействие(interplay) компьютерного
моделирования , аналитической теории и
эксперимента. Некоторые сведения из
классической теории столкновений. Кинематика
столкновений. Сечения рассеяния и отдачи.
Потенциалы взаимодействия. Малоугловое
приближение. Эффект тени. Фокусировка траектории
атомами и атомными струнами Линдхарда. Расчеты
энергии фокусировки для различных потенциалов.
Коррелирование столкновения в кристаллах.
Фокусоны Шилшби. Программы, основание на модели
атомных струн Линдхарда. Программа АSTRА. Расчеты
энергетических спектров каналированных ионов.
Моделирование ось-плоскостных переходов в
кристаллах. Эффект резонансного
деканалирования. Моделирование поверхностного
каналирования атомов и молекул. Программы,
основание на приближение парных соударений в
кристаллах. Программы MARLOWE, FCFN и др. Моделирование
ионной имплантации, поверхностного рассеяния и
распыления. Исследование кристаллических
эффектов. Временные эффекты. Программы,
основание на приближении парных соударений в
аморфных материалах. Программы TRIM, TRIDYN и др.
Моделирование ионной имплантации, рассеяния и
распыления при больших дозах облучения. Учет
диффузии атомов, поверхностной сегрегации и т.д.
Молекулярно-динамические программы. Выбор
межатомного потенциала. Граничные условия.
Программа NABLA. Примеры: Моделирование торможения
и поверхностного рассеяния многоатомных
кластеров.
Лекторы: к.ф.-м.н. В.И. Шульга, к.ф.-м.н. В.А. Ходырев
Радиационная экология
5 курс 10 семестр (36 часов)
Радиоактивный распад. Взаимодействие
излучений с веществом. Единицы измерения
активностей и доз. Естественная и искусственная
радиоактивность. Биологическое действие
радиации. Лучевая болезнь. Инкорпорированные
радионуклиды. Отдаленные последствия облучения.
Малые дозы. Биологическая опасность радиации по
сравнению с другими загрязнителями среды.
Естественные источники радиации. Дозы облучения.
Техногенные источники радиации. Ядерные взрывы.
Миграция радионуклидов во внешней среде и по
пищевым цепочкам. Топливно-ядерный цикл. АЭС.
Аварии на атомных предприятиях. Использование
радионуклидов. Радиационная защита. Нормы
безопасности. Мероприятия при аварийных
ситуациях. Современный уровень облучения
человека.
Лектор: профессор О.И.Василенко.
Размер и форма атомных
ядер
5 курс 10 семестр (32 часа)
Определение размеров ядер в реакциях упругого
рассеяния электронов. Восстановление
распределения плотности заряда в ядрах из
экспериментальных данных по форм-факторам. Учет
радиационный поправок. Требования к ускорителям
электронов. Спектры мезоатомов. Данные о
размерах атомных ядер, полученные из спектров
мезоатомов и спектров электронов. Изотопические
сдвиги и измерения среднеквадратичных радиусов
ядер. Исследование размеров атомных ядер методом
фотоионизационной спектроскопии и лазерной
насыщающей спектроскопии.
Лектор: профессор Б.С.Ишханов.
Ядерная резонансная
флуоресценция
5 курс 10 семестр (32 часа)
Ядерная резонансная флуоресценция как
эффективный метод изучения холодных атомных
ядер. Сравнение с другими методами. Основные
формулы. Определение энергии, мультипольности,
четности и приведенной вероятности
гамма-переходов. Экспериментальные средства.
Гамма-спектроскопия высокого разрешения.
Использование непрерывных пучков электронов.
Магнитные дипольные возбуждения. Орбитальный и
спиновый ядерный магнетизм.
Лектор: профессор И.М.Капитонов.
Физика рентгеновских
источников излучения. Рентгеновские лазеры
5 курс 10 семестр (32 часа)
Рентгеновские лазеры Коротковолновое
излучение релятивистких электронов в
электродинамических структурах. Когерентное и
некогерентное излучение. Физические задачи.
Различные типы рентгеновские источников
излучения. Черенковское излучение, тормозное
излучение, спектральные характеристики.
Излучение быстрых электронов в конденсированных
средах. Каналирование излучения.
Экспериментальные схемы. Рентгеновские лазеры.
Современное состояние и перспективы.
Лектор: профессор В.К.Гришин.
Основы квантовой химии
5-й курс, 10-й семестр
Валентные состояния и гибридизация С,
N, О, Р, S. Понятие химической связи. Локализованные
связи. Аммиак, метан, вода, сернистая кислота.
Сопряженные связи. Структура углеводородных
соединений. Этилен, этан. Нелокализованные связи.
Бензол. Гетероциклические соединения с участием
кислорода, азота, серы, фосфора: пиридин и пиррол,
фуран и фенол, карбонильные соединения, теофен.
Общие сведения о структуре сложных
углеводородных соединений. ДНК. Основания.
Основные методы расчета структуры сложных
молекул. Бензол. Краткий очерк истории квантовых
расчетов молекулы бензола. Хюккелевское
приближение МО ЛКАО для углеводородов.
Приближение самосогласованного поля для
описания структуры молекул. Метод Рутана для
решения уравнений Хартри-Фока.
Многоконфигурационный метод Хартри-Фока.
Многоцентровые интегралы. Полуэмпирические
приближенные методы расчета. Метод
Паризера-Пара. Другие приближенные методы. Опыт
расчетов молекулы бензола (конкуренция эффектов
учета многоцентровых интегралов и
межконфигурационного взаимодействия). Уровень
достижимой точности расчета циклических
углеводородных соединений на примере нижайших
триплетных состояний сложных молекул.
Области длин волн ответственные за
возбуждение электронов в атомах, молекулах,
вращательных и колебательных степеней свободы.
Избирательность поглощения. Связь теории
рассеяния и пектроскопии. Понятие
квазистационарного состояния и резонанса.
Понятие структуры континуума. Прямые и
резонансные процессы ионизации. Понятие
пороговых эффектов в теории рассеяния и
компаунд-состояний системы. Формула
Брайта-Вигнера и формула Фано. Дискретное
состояние модельного Гамильтониана в реальном
континууме системы. Понятие профиля резонанса на
примере резонансов атома гелия, сходящихся ко
второму порогу ионизации.
Коллективные возбуждения в атомах и
молекулах. Схема Брауна-Болстерли. Пример
гексабензокоронена и гигантского дипольного
резонанса в ядре 16О. Эффект Оже. Эффект Костера -
Кронига. Эффект Пенинга. Автоионизация.
Автоионизация электронная, колебательная,
вращательная. Излучательные и безизлучательные
каналы распада. Перезарядка. Кулоновский взрыв
молекулы. Метод электронной спектроскопии для
химического анализа.
Химия одного элемента. Углерод. Сажа.
Алмаз. Графит. Фуллерены: История открытия,
структура. Генерация (способы получения).
Спектроскопические характеристики.
Колебательные спектры. Электронные возбуждения.
Коллективный отклик электронов. Механизмы
взаимодействия фулеренов с частицами и
излучением. Легирование фуллеренов. Фуллероиды.
Фуллериты. Кластеры. Практическое использование
фуллеренов в промышленности. Алмазные пленки и
покрытия. Примеры использования в
промышленности. Наночастицы. Структура.
Нанотрубки. Технология получения. Хиральность
трубок. Нанотрубки, состоящие из многих оболочек.
Применения в промышленности.
Конусы. Структура. Регуляторные
механизмы ферментативных реакций.
Лектор: проф. С.И.Страхова
Ионная
спектроскопия поверхности
5-й курс, 10-й семестр
Спектроскопия обратного
резерфордовского рассеяния. Кинематический
фактор. Сечение рассеяния. Потери энергии в
сплавах и химических соединениях (правило
Брэгга). Энергетический спектр
обратнорассеянных ионов. Страгглинг. Разрешение
метода по глубине. Аппаратура. Анализ тонких
пленок и адсорбатов. Определение местоположения
примесных атомов, изучение кристаллической
структуры и релаксация поверхности. Профили
внедрения и радиационные дефекты.
Спектроскопия рассеяния ионов низких
энергий. Энергетический спектр рассеянных ионов.
Чувствительность и разрешение метода.
Аппаратура. Анализ состава и структуры
поверхности. Изучение сегрегации и адсорбции.
Масс-спектрометрия вторичных ионов
(МСВИ). Масс-спектр и энергетическое
распределение вторичных ионов. Чувствительность
МСВИ. Матричный и химический эффекты. Ионный зонд
и ионный микроскоп. Статический и динамический
режимы МСВИ. Послойный анализ. Эффект кратера.
Влияние различных факторов (параметры ионного
пучка, топография поверхности,
радиационно-стимулированные диффузия и
сегрегация, перемешивание и селективное
вбивание) на разрешение метода по глубине при
послойном анализе.
Масс-спектрометрия распыленных
нейтралей (МСРН). Лазерная и электронная МСРН,
МСРН в газовом разряде. Чувствительность метода.
Послойный анализ.
Анализ поверхности с использованием
ионно-фотонной (ИФЭ) и ионно-электронной (ИЭЭ)
эмиссии. Использование рентгеновского
излучения, индуцированного ионной
бомбардировкой, для анализа состава поверхности.
Сопоставление возможностей методов анализа
поверхности, использующих ионный зонд. Проблемы
и перспективы развития методов анализа
поверхности с применением ионных пучков.
Лектор: д.ф.-м.н. В.С.Черныш
Основы квантовой
химии
СТРУКТУРА ПРОСТЫХ МОЛЕКУЛ.
Валентные состояния и гибридизация.
Химические связи. Локализованные, сопряженные,
нелокализованные, водородные связи на примерах
конкретных химических соединений.
СТРУКТУРА СЛОЖНЫХ МОЛЕКУЛЯРНЫХ
СОЕДИНЕНИЙ.
Нуклеиновые кислоты. Основания.
Полипептидные цепи кислот. Белки. Принцип
комплементарности. Генетический код. Первичная,
вторичная и последующие структуры соединений.
Конкретные примеры.
ХИМИЯ ОДНОГО ЭЛЕМЕНТА: УГЛЕРОД.
Аморфные, дисперсные системы;
молекулярные кристаллы. Карбин. Графит. Алмаз.
Сажа. Фуллерены. Фуллериты. Эндоэдральные
соединения. Фуллериды. Фуллероиды.
Гетерофуллерены. Гетероэндоэральные фуллериты.
Наночастицы. Нанотрубки. Интеркалированные
нанотрубки. Хи-ральность нанотрубок.
Использование ядерных методов для синтеза
эндоэдральных соединений и изменения сорта
инкапсулированных атомов. Перспективы получения
и использования новых материалов.
ДИСКРЕТНЫЕ СПЕКТРЫ МОЛЕКУЛ. МЕТОДЫ
РАСЧЕТА.
Молекулярный ион водорода. Понятие МО ЛКАО.
Описание колебательно-вращательных спектров
двухатомных молекул. Потенциал Морса.
Хюккелевское приближение МО ЛКАО для
углеводородов. Запись и решение вековых
уравнений. Примеры расчета: молекула этилена,
молекула бензола.
Приближение самосогласованного поля для
описания состояний и спектров молекул. Понятие
нелокального потенциала.
МЕХАНИЗМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ С
ИЗЛУЧЕНИЕМ И ЧАСТИЦАМИ.
Возбуждение, ионизация, диссоциация молекул.
Прямые и резонансные процессы; связь теории
рассеяния со спектроскопией квазистационарных
состояний атомов и молекул. Коллективные
возбуждения в ядрах, атомах, молекулах и
фуллеренах.
Эффект Оже. Автоиониэация. Излучательные и
безизлучательные каналы распада. Перезарядка.
Кулоновский взрыв молекулы.
Метод Электронной Спектроскопии для Химического
Анализа (ЭСХА). Метод лазерной спектроскопии для
разделения изотопов, молекулярных смесей,
растворов и пр.
Опыты Миллера. Теория эволюции и Антропный
принцип.
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- Радциг А.А., Смирнов Б.М. Справочник по атомной и
молекулярной физике. М., Атомиздат, 1980.
- Коулсен Ч. Валентность. М. , Мир, 1965.
- Слэтер Дж. Электронная структура молекул. М.,
Мир, 1965.
- Зигбан К. и др. Электронная спектроскопия. М.,
Мир,1971.
- Пюльман В., Пюльман А. Квантовая биохимия.
М.,Мир,1965.
- Боген Г. Современная биология. М., Мир, 1970.
- Ладик Я. Квантовая биохимия для химиков и
биологов. М.:Мир, 1975.
- Флюгге 3. Задачи по квантовой механике. М.:Мир, т.1,
1974.
- Современная квантовая химия. Т.1-2. Под ред.
Бродского М.:Мир, 1968.
- Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены. УФН 161 (7) 173
(1991); УФН 162, N2,33-60,1993; УФН 163 (2) 33 (1993); УФН 165, 9 77 (1995).
- Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки. УФН,
167,N9,945-972,1997.
- Лозовик Ю.Е. Попов А.М. Образование и рост
углеродных наноструктур - фуллеренов,
наночастиц, нанотрубок и конусов. УФН 167,N7, 751-774,1997.
Лектор: д.ф.-м.н., профессор С.И.Страхова
Неравновесные фазовые
переходы
5-курс, 10-й семестр
Термодинамика и фазовые диаграммы. Регулярные
и реальные растворы. Упорядоченные фазы.
Диффузия. Уравнение Даркена. Границы раздела и
микроструктура. Когерентные и некогерентные
границы раздела. Затвердевание. Гомогенная и
гетерогенная нуклезация. Диффузионные
твердотельные трансформации. Кинетика и
ТТТ-диаграммы. Зоны Гунье-Престона. Спинодальный
распад. Эвтектические превращения: перцепитаты в
Fe-C, бэйонитные, массивные, упорядочивающие
трансформации. Бездиффузионные трансформации.
Мартенситные превращения. Модель Бэйна.
Лектор: д.ф.-м.н. Н.Г. Чеченин
Новые механизмы
генерации жесткого электромагнитного излучения
(ЭМИ) и его использования для структурного
анализа вещества
Введение, жесткого ЭМИ - перспективное средство
разнообразных фундаментальных и прикладных
исследований. Необходимость создания новых
источников жесткого ЭМИ, расширяющих
возможности исследований. Различные источники
жесткого ЭМИ. Релятивистские пучки заряженных
частиц - эффективный источник жесткого ЭМИ с
регулируемыми параметрами.
Физические особенности генерации жесткого ЭМИ
с помощью релятивистских заряженных частиц.
Когерентные эффекты при излучении частиц в
среде. Представление о длине формирования
излучения (когерентной длине). Предсказание
свойств и интенсивности ЭМИ в рентгеновском и
гамма-диапазонах в различных средах.
"Толстые" и "тонкие" мишени.
Новые механизмы излучения и источники жесткого
ЭМИ в рентгеновском диапазоне. Поляризационное,
черенковское, переходное, параметрическое и
дифракционное ЭМИ. Резонансные процессы в
периодических, кристаллических и
поликристаллических структурах. Каналированное
излучение. Возможные применения для анализа
структурных характеристик вещества.
Источники широко-спектрального и
монохроматического гамма-излучения. Тормозное
излучение, методы его монохроматизации.
Каналированное гамма-излучение. Возможности
получения ультра-высокочастотных фотонов.
Экспериментальные результаты.
Некоторые новые эффекты, полученные с
применением жесткого ЭМИ.
Тормозное излучение при альфа распаде - источник
информации о внутриядерном мире.
Применение обратного эффекта полного
внутреннего отражения рентгеновских фотонов для
исследования поверхностных свойств вещества.
Резонансные явления при прохождении ионов в
кристаллических мишенях. Эффект Окорокова.
Обратное комптоновское рассеяние и генерация
гамма-квантов сверхвысоких энергий.
Когерентное жесткое ЭМИ. Источники
когерентного жесткого ЭМИ. Рентгеновские лазеры,
основные достижения. Перспективы и примеры
применения Когерентное жесткое ЭМИ.
Литература.
- Василенко О.И., Гришин В.К., Физика сильноточных
пучков. Применение релятивистских пучков.-М.: МГУ.
1999.
- Балашов В.В., Строение вещества. - М.: МГУ.1993.
- Амусья М.Я., Тормозное излучение. - М.:
Энергоиздат. 1990.
- Базылев В.А., Жеваго Н.К., Излучение быстрых
частиц в веществе и во внешних полях.- М.: Наука,
1987.
- Beam interaction with materials and atoms// Nuclear Instruments and Methods in Physical
Recearch."Topical Issue", B 173, N 1-2, 2001.
- Эдвуд Д. и др., Перестраиваемое когерентное
излучение//УФН. Т.159.С.125.
- Бессонов Е.Г., Виноградов А. В., Ондуляторные и
лазерные источники мягкого рентгеновского
излучения// ibid.С.143.
- Боровский А.В., Галкин А.Л. Лазерная физика:
рентгеновские лазеры, сверхкороткие импульсы,
мощные лазерные системы. - М.: Изд.АТ, 1996, 496 с.
- Gibbon P., Forster R. Plasma Physics Control. Fusion, 1996, vol. 38, p. 769.
АДРОНЫ И ЯДРА
Введение. Основные характеристики
пионов, каонов и гиперонов. Пионные и каонные
пучки.
Общие свойства адронных атомов.
Торможение и захват адронов в веществе и
представление о мезоатомном каскаде. Измерение
масс отрицательно заряженных адронов по
рентгеновскому излучению. Сдвиги и ширины
мезоатомных состояний. Поглощение адронов ядром.
Связь сдвигов уровней с длиной рассеяния.
Пион-ядерное взаимодействие.
Пион-ядерное взаимодействие при средних
энергиях (сотни МэВ). Упругое и неупругое
рассеяние. Поглощение. Двухнуклонный механизм
поглощения. 
-резонанс.
Связь между амплитудами пион-нуклонного
взаимодействия в различных зарядовых каналах.
Перезарядка. Двойная перезарядка на ядрах.
Пион-ядерное взаимодействие при низких энергиях.
Характеристики пионных атомов. Глубоколежащие
пионные состояния в тяжелых ядрах и способы их
получения. Пинейты. Структура пион-ядерного
оптического потенциала.
Каон-ядерное взаимодействие.
Особенности взаимодействия К+-мезонов с
нуклонами и ядрами. Полные сечения К+-ядерного
взаимодействия. Взаимодействие К--мезонов
с ядрами. Влияние сильного поглощения на сдвиги в
каонных атомах. Каналы поглощения К--мезона.
Резонанс 
(1405). Структура К--ядерного
оптического потенциала. Взаимодействие
нейтральных каонов с ядрами. Регенерация
короткоживущих каонов на ядрах.
Свойства -гиперядер.
Энергии связи и спины основных состояний.
Спектры одночастичных уровней. Состояния с
возбужденным остовом. Макроскопическое
описание. Гиперон-ядерный потенциал.
Спин-орбитальное взаимодействие -гиперона. Микроскопическое описание.
Эффективный N-потенциал.
Трехчастичные NN-силы.
Поляризация остова гиперядра.
- Методы образования и изучения гиперядер.
Импульс, передаваемый гиперону в различных
реакциях, и образование состояний гиперядер с
различными полными моментами. Реакция (К-,
-) и образование
состояний замещения. Измерение энергий и ширин
нейтронных 1s-состояний. Реакция (+,К+) и образование
стретч-состояний. Образование гиперядер при
захвате каонов с атомной орбиты. Сопоставление
спектров -гиперядер,
получаемых в этих реакциях. Экспериментальные
преимущества и недостатки: мощности пучков,
сечения, энергетическое разрешение, фоны.
Реакции образования нейтроноизбыточных
гиперядер. Особенности образования гиперядер на
пучках протонов, электронов и 
-квантов. -спектроскопия -гиперядер.
Слабые распады -гиперядер. Мезонные и
безмезонные распады и роль принципа Паули.
Времена жизни гиперядер и парциальные ширины
распада по различным каналам. Возможное
нарушение правила I = 1/2.
Парциально-волновые амплитуды безмезонного
распада и несохранение четности. Методы
измерения времен жизни: распады в эмульсиях,
эксперименты на совпадение, реакции на
релятивистских ионах, задержанное деление.
-ядерные
системы. Конверсия N ----> N в
ядре. --атомы и
--ядерный
потенциал. Данные о -гиперядрах.
Зависимость -ядерного
взаимодействия от изоспина. Смешивание
зарядовых состояний в -гиперядрах.
Гиперядра со странностью s < 2. 
--атомы, -гиперядра и конверсия
N ----->.
Образование -гиперядер при захвате --гиперонов. -гиперядра
и -взаимодействие.
H-дигиперон. Гиперядра с большой странностью:
системы нуклонов, - и -гиперонов. Условия
равновесия по отношению к конверсии <-->N.
Экспериментальные методы ядерной
физики
3 курс 6 семестр
Рассматриваются основные технические средства
современного ядерно-физического эксперимента -
ускорители заряженных частиц и детекторы
ядерных излучений. Электростатические,
циклические, линейные ускорители: общая схема,
принцип действия, параметры пучка, предельная
энергия. Метод встречных пучков, коллайдеры.
Газовые ионизационные, полупроводниковые,
сцинцилляционные детекторы: принцип работы,
временные характеристики, энергетическое
разрешение. Особенности спектрометрии
гамма-квантов.
