Książka jest nowoczesnym podręcznikiem wprowadzającym w problemy fizyki subatomowej. Podstawowe zjawiska i pojęcia fizyki jądra atomowego i fizyki cząstek elementarnych zostały potraktowane wspólnie.
Przedstawiono tu wielkości charakteryzujące jądro atomowe i cząstki elementarne, wybrane modele budowy jądra atomowego, reakcje jądrowe i metody przyspieszania cząstek, zasygnalizowano zaś aktualne zagadnienia fizyki jądrowej niskich i wysokich energii oraz ich zastosowania w innych dziedzinach nauki. W niniejszym wydaniu, poprawionym i uzupełnionym, zaprezentowano ponadto podstawowe pojęcia Modelu Standardowego.
Podręcznik przeznaczony jest dla studentów fizyki uniwersytetów, politechnik, wyższych szkół pedagogicznych i kolegiów nauczycielskich, a także nauczycieli i zainteresowanych fizyką uczniów liceów.
Rozdziały:
1. WPROWADZENIE 1.1. Uwagi wstępne 13 1.2. Przedmiot fizyki jądrowej i fizyki cząstek elementarnych 13 1.3. Kilka dat i ważniejszych odkryć w historii fizyki jądrowej 20 1.4. Uwagi i komentarze do niektórych z wyżej wymienionych „kamieni milowych” w historii fizyki jądrowej 1.4.1. Problem składników jądra 21 1.4.2. Siły jądrowe 22 1.5. Przekrój czynny 23 1.5.1. Podstawowe pojęcia i definicje 23 1.5.2. Różniczkowy przekrój czynny 25
2. PROCESY FIZYCZNE WYKORZYSTYWANE W DETEKCJI I AKCELERACJI CZĄSTEK 2.1. Oddziaływanie cząstek z ośrodkiem materialnym 29 2.1.1. Uwagi wstępne 29 2.1.2. Oddziaływanie cząstek naładowanych z ośrodkiem materialnym 31 2.1.3. Oddziaływanie kwantów γ zośrodkiem materialnym 35 2.2. Akceleracja cząstek 37 2.2.1. Jeden zna jstarszych akceleratorów – akcelerator Van de Graaffa 2.2.2. Akceleratory liniowe 38 2.2.3. Akceleratory kołowe 39
3. WIELKOŚCI CHARAKTERYZUJĄCE JĄDRA ATOMOWE I CZĄSTKI ELEMENTARNE 3.1. Uwagi wprowadzające 45 3.2. Terminologia – definicje 45 3.3. Ładunek elektryczny 46 3.4. Rozmiary i kształty jąder 46 3.5. Masy cząstek elementarnych i jąder 48 3.5.1. Podstawowe pojęcia 48 3.5.2. Metody wyznaczania mas jąder i cząstek 49 3.6. Czas życia jąder i cząstek elementarnych 55 3.7. Liczba barionowa 56 3.8. Liczby leptonowe 57 3.9. Dziwność i hiperładunek 58 3.10. Spin 63 3.11. Moment magnetyczny 65 3.12. Izospin 67 3.13. Parzystość 69 3.14. Inne wielkości charakteryzujące cząstki elementarne 3.15. Prawa zachowania i symetrie 71
4. MODELE JĄDROWE 4.1. Podstawowe fakty i obserwacje doświadczalne 4.1.1. Ścieżka stabilności 74 4.1.2. Częstość występowania nuklidów ze względu na ich skład neutronowo--protonowy 4.1.3. Energia wiązania jąder 75 4.2. Model kroplowy 77 4.3. Model gazu Fermiego 81 4.4. Model powłokowy 81 4.5. Dalszy rozwój modeli jądrowych 89
5. SPONTANICZNE PRZEMIANY JĄDROWE 5.1. Uwagi wstępne 91 5.2. Klasyfikacja przemian promieniotwórczych 92 5.3. Przemiana γ 94 5.3.1. Obserwacje i fakty doświadczalne 94 5.3.2. Elementy teorii przemiany γ 96 5.4. Przemiana α 100 5.4.1. Widma energii cząstek α 100 5.4.2. Czasy życia ze względu na rozpad α 101 5.4.3. Elementy teorii rozpadu α 102 5.5. Przemiana β 104 5.5.1. Uwagi wstępne, widma β, neutrino 104 5.5.2. Elementy teorii rozpadu β 108 5.6. Niezachowanie parzystości w oddziaływaniach słabych 5.7. Inne przemiany spontaniczne 118 5.8. Wykorzystanie izotopów promieniotwórczych 119
6. REAKCJE JĄDROWE 6.1. Uwagi wtępne 121 6.2. Przykłady „historycznych” reakcji jądrowych 123 6.3. Oddziaływania N–N (nukleon–nukleon) 125 6.4. Opis reakcji – modele 126 6.5. Model reakcji przez jądro złożone 127 6.6. Reakcja rozszczepienia 130 6.7. Model reakcji wprost 134 6.8. Zderzenia ciężkich jonów 136 6.9. Reakcje syntezy i energia gwiazd – pochodzenie pierwiastków 6.10. Uwagi końcowe – reakcje jądrowe przy bardzo wysokich energiach
7. ELEMENTY MODELU STANDARDOWEGO 7.1. Cząstki fundamentalne i ich oddziaływania 142 7.2. Model Standardowy – oddziaływania silne 149 7.3. Model Standardowy – oddziaływania słabe i elektrosłabe 152 7.4. Zderzenia jądrowe wysokich energii 156 7.5. Model Standardowy – unifikacja oddziaływań – uwagi końcowe 159
8. ZADANIA
DODATEK A. KINEMATYKA ZDERZEŃ I ROZPADÓW
DODATEK B. DETEKCJA CZĄSTEK B.1. Detektory jonizacyjne 183 B.2. Liczniki Geigera–M¨ullera 185 B.3. Liczniki proporcjonalne i wielodrutowe komory proporcjonalne B.4. Komory dryfowe 187 B.5. Komory projekcji czasowej 187 B.6. Liczniki Czerenkowa 188 B.7. Liczniki scyntylacyjne 189 B.8. Detektory półprzewodnikowe 190 B.9. Kalorymetry B.10. Detekcja cząstek neutralnych B.11. Współczesne układy detekcyjne
Wstęp do fizyki jądra atomowego cząstek elementarnych
|