|
| Udgave: |
Efterår 2012 NAT |
| Point: |
7,5 |
| Blokstruktur: |
1. blok |
| Skemagruppe: |
C |
| Fagområde: |
fys |
| Institutter: |
Niels Bohr Institutet |
| Uddannelsesdel: |
Bachelor niveau |
| Kontaktpersoner: |
Jens Jørgen Gaardhøje, tel: 35 32 53 09, e-mail: gaardhoje@nbi.dk,
Stefania Xella, tel: 35 32 53 29 , e-mail: xella@nbi.dk,
|
| Skema- oplysninger: |
 Vis skema for kurset
Samlet oversigt over tid og sted for alle kurser inden for Lektionsplan for Det Naturvidenskabelige Fakultet Efterår 2012 NAT |
| Undervisnings- periode: |
3. september til 11. november 2012. |
| Undervisnings- form: |
Forelæsninger og regneøvelser. |
| Formål: |
At give en indføring i den moderne beskrivelse af naturens mindste enheder, de subatomare systemer på femtoskala: atomkerner og elementarpartikler. |
| Indhold: |
Kurset giver en fænomenologisk introduktion til den
moderne kerne- og partikelfysik:
1) Kernefysik: væskedråbemodellen; nukleon-nukleon
vekselvirkningen; enkeltpartikelmodellen; vibrationer og rotationer,
modeller for alfa-, beta- og gamma-henfald; fission; nuklear
astrofysik; primordial og stellar kernesyntese;
ultra relativistiske atomkernekollisioner; quark-gluon plasma
i det tidlige univers og i laboratoriet; confinement.
2) Partikelfysik: Hovedvægten ligger på en
introduktion til den moderne partikelfysiks
Standardmodel. Denne forklarer de sub-nukleare
fænomener ved hjælp af et sæt af stoflige partikler
(quarker og leptoner), som vekselvirker med hinanden
ved udveksling af kraftbærende partikler
(fotoner, gluoner og de tunge
vektorbosoner). Modellen beskriver tre af de fire
kendte naturkræfter: den elektromagnetiske, den svage
og den stærke kraft. |
| Kompetence- beskrivelse: |
Der opnåes en beherskelse af begreberne og grundlæggende teknikker i partikelfysikken og kernefysikken. En aktiv studerende vil få indsigt i partikelfysikkens Standard Model og kernefysikkens modeller, samt koblingen af partikel- og kernefysikken til universets udvikling. Den studerende vil efter kurset optimalt kunne læse og redegøre for hovedresultater i internationale artikler inden for kerne- eller partikelfysik. |
| Målbeskrivelse: |
En studerende der har gennemført kurset forventes at kunne:
Kernefysik
Beskrive atomkernen som et system af nukleoner der er bundet sammen af den stærke vekselvirkning. Gøre rede for den relevante energi- og størrelsesskala og de eksperimenter der tillader at måle disse.
gøre rede for væskedråbemodellen og anvende den semiempiriske masseformel til beregning af bindingsenergier samt diskutere grænser for kernesystemers stabilitet.
beskrive det simpleste kernesystem (deuteronen) og neutron-proton spredning ud fra Schrødingerligningen anvendt på en firkantet brønd.
gøre rede for nukleon-nukleon kraftens spin afhængighed ud fra en analyse af spredningstværsnit (polarisation).
beskrive skalmodellen med central potentiale og spin-bane kobling og karakterisere tilstandene ud fra relevante kvantetal.
udvide skalmodellen til systemer med ikke sfærisk symmetri, herunder diskutere kollektiv bevægelse (rotation og vibration)
Forklare alfa partikel henfald, fission- og fusions reaktioner i potential modeller med barriere penetration.
Gøre rede for Fermis teori for beta henfald.
Udvise kendskab til teorien for elektromagnetiske overgange i atomkerner
beskrive simple træk af den relativistiske kinematik i tung ions kollisioner.
Gøre rede for modeller og eksperimenter for studiet af quark-gluon plasma.
anvende hovedbegreberne i kurset til at forklare den priomordiale og stellare kernesyntese.
Partikelfysik
Gøre rede for de grundlæggende redskaber og begreber, som antistof og virtuelle partikler, i partikelfysik og kunne
Anvende generelle begreber som luminositet, (partielle) reaktionstværsnit, henfaldsrate, resonansbredde og overgangssandsynlighed til at kunne lave simple beregninger
Forklare kræfter via udveksling af partikler og derudfra vurdere kræfternes rækkevidde
Benytte speciel relativitetsteori (firevektorer og Lorenz transformationer) indenfor partikelfysikken til at løse simple kvantitative partikelfysiske problemer
Bruge Feynman diagrammer til at analysere partikelfysiske processer og henfald og redegøre for koblingskonstanter og propagatorer med henblik på at kunne beregne dem kvalitativt
Foretage beregninger på baggrund af dimensionsanalyse af partikelfysiske problemstillinger
Beskrive begrebet symmetri og dets implikationen i fysikken med fokus på anvendelsen af bevarelsessætninger i partikelfysik: spin, angulær impuls, paritet (P), ladningskonjugering (C). Kunne afgøre om en partikelfysisk proces er mulig ved brug af bevarelsessætninger, samt bestemme JPC klassifikation af partikler
Beskrive ingredienserne i partikelfysikkens Standard Model og kunne
Redegøre for partikel indholdet (kvarker, leptoner og bosoner) i Standard modellen, deres egenskaber og karakteristika i termer af kvantetal, henfald og fundamentale vekselvirkninger via Feynman diagrammer
Beskrive strukturen og statiske samt dynamiske egenskaber af hadroner – mesoner og baryoner – ved hjælp af kvarkmodellen. At forklare hvorledes kvarkmodellen forudsiger multipletter af partikler, deres vekselvirkninger og kvarkernes farve-ladning
Gøre rede for de basale vekselvirkninger i farve-kvante-dynamikken og hvorledes de leder til egenskaber som selvvekselvirkning, løbende koblingskonstant, asymptotisk frihed og jets.
Forklare den svage vekselvirkning for ladede strømme for leptoner og kvarker, gennem udveksling af W partikler og dens lavenergi grænse. At beskrive lepton-quark symmetri og universalitet, samt kvark miksning, der leder til Cabibbo undertrykkelse og CKM-matricer
Redegøre for den svage vekselvirkning for neutrale strømme ved udveksling af Z partikler og beskrive foreningen af den elektromagnetiske og svage vekselvirkning – den elektrosvage teori – der tager sit udgangspunkt i gauge invarians princippet og leder til spontant symmetribrud og Higgs mekanismen.
Beskrive paritets og CP brud i den svage vekselvirkning og forklare helicitet og neutral kaon miksning
Have elementært kendskab til eksperimentelle detektorer og teknikker, samt hvordan partikler kan detekteres ved at udnytte deres specifikke vekselvirkninger med stof
Kunne læse og forklare hovedindholdet i en videnskabelig artikel indenfor eksperimentel partikelfysik
Beskrive nogle af de problemer og begrænsninger som findes i Standard Modellen
Karakteren 12 gives for en præstation, hvor studenten selvstændigt og med klart overblik dokumenterer sin viden og kunnen på alle felter nævnt ovenfor.
Karakteren 2 gives for den usikre præstation, hvor studenten kun lige klarer et minimum af, hvad der nævnes ovenfor.
|
| Lærebøger: |
1) "Introductory Nuclear Physics", Kenneth S. Krane,
Wiley;
2) "Particle Physics", B.R.Martin & G.Shaw, Wiley. |
| Tilmelding: |
Foregår på selvbetjeningen d. 15. maj - 1. juni |
| Faglige forudsætninger: |
Kvantefysik svarende til Kvantemekanik 1 og Kvantemekanik 2. |
| Eksamensform: |
30 minutters mundtlig eksamen baseret på (i) en videnskabelig artikel, som den studerende trækker 2 dage før eksamen. (ii) korte stikprøvespørgsmål i den del af kurset, som har emne forskelligt fra artiklen. Karakter efter 7 trins-skalaen. Intern censur.
Reeksamen: Samme som ordinær. |
| Eksamen: |
Udlevering af artikel den 5. november samt mundtlig prøve den 7. november 2012 eller udlevering af artikel den 6. november samt mundtlig prøve den 8. novemebr 2012 eller udlevering af artikel den 7. november samt mundtlig prøve den 9. novemebr 2012.
Reeksamen: Udlevering af artikel den 28. januar samt mundtlig prøve den 30. januar 2013. |
| Kursus hjemmeside: |
 |
| Bemærkninger: |
Kan være på dansk, hvis ingen udenlandske studerende er tilmeldt. |
| Undervisnings- sprog: |
Engelsk
|
| Sidst redigeret: |
6/6-2012 |