Sylabus

Fyzika atomového jádra
(3. ročník, letní semestr)
1. Jaderné pozorovatelné
• Mapa jader: poločasy rozpadu jader v rovině N x Z, linie stability, supertěžká jádra
• Vazbové energie: hmoty jader, sudo-liché efekty, p/2p a n/2n separační energie, magická čísla
• Charakteristiky základních stavů: spin, parita, statické magnetické a elektrické momenty; rozdělení hmoty
a náboje
• Základní módy rozpadu: α, β − , β + , e-záchyt (jen fenomenologie), radioaktivní rozpadové řady
• Nízkoležící excitace: charakteristická spektra sudých a lichých jader, vibrační a rotační pásy, yrast stavy a
momenty setrvačnosti
• Elektromagnetické přechody: typy a multipolarity přechodů, výběrová pravidla, doby života, isomerní stavy
2. Jaderné modely
• Jádro jako kapka: formule pro vazbové energie, rotační a vibrační excitace jádra (typická spektra,
anharmonické efekty, backbending), Bohrův kolektivní hamiltonián
• Jádro jako Fermiho plyn: slupkové korekce k vazbové energii, jednočásticová kvantová čísla, spin-orbitální
interakce, jednočásticové (ph) excitace v lehkých jádrech, Nilssonův model a vznik deformace, systematika
deformace na mapě jader
• Komponenty mikroskopické teorie jádra: vznik středního pole, zbytkové interakce krátkého a dlouhého
dosahu, párování (supratekutost)
3. Jaderné interakce
• Základní data o NN interakcích: nukleon-nukleonový rozptyl, analýza vlastností deuteronu
• Elementy popisu NN interakcí: nábojová nezávislost, izospin, fenomenologické potenciály, holé interakce
vs. interakce v jaderném prostředí
• Mikroskopické představy: mezonové výměny, konečný dosah interakce, přitažlivé síly vs. odpudivé jádro, jak
to vypadá na úrovni kvarků a gluonů
4. Jaderné procesy
• Alfa rozpad: průchod coulombickou bariérou, korelace střední doby života a energie alfa částice
• Beta rozpad: tříčásticový rozpad a vlastnosti neutrina, typický tvar elektronového spektra, exotické typy beta
rozpadu
• Exotické typy radioaktivity: emise protonů, těžších jader…
• Štěpení: štěpitelnost jader, popis pomocí kapkového modelu, rozdělení štěpných fragmentů
• Přímé reakce: příklady, časové a energetické škály, role jednočásticových stavů
• Reakce přes složené jádro: neutronové rezonance, další procesy přes složené jádro, Breit-Wignerova
formule, hustota stavů při vysokých energiích, rozpady složeného jádra (vypařování částic, elektromagnetické
přechody, gigantické rezonance)
• Srážky těžkých iontů: hadronová hmota, kvark-glouonové plazma
• Jaderná astrofyzika: jaderná fúze ve hvězdách, nukleosyntéza v raném vesmíru a v supernovách ()

Náměty pro cvičení:
Kapkový model:
• Požití Von Weiszäckerovy formule: linie stability, drip linie, 1/2-protonové a 1/2-neutronové
separační energie, energie štěpení
• Modifikace pro deformovaná jádra, prolate vs. oblate
• Kapkový model a štěpení: odhad výšky bariéry
• Kvantový vibrátor a rotátor
• Moment hybnosti vs. rotační frekvence, popis backbendingu
• Dynamické módy kapkového modelu: Bohrův Hamiltonián a jednoduché typy řešení
Slupkový model:
• Oscilátor s LS vazbou
• Slupkové korekce vazbové energie, Nilssonův model
• Schmidtovy linie
• Jednočásticová hustota hladin v potenciálové jámě (dutině) jako funkce energie, Fermiho
energie jako funkce počtu částic
• Klastrový model
Párování:
• Dvoučásticová interakce typu delta-funkce: řešení
• SU(2) model párování, seniorita
NN interakce:
• Vlastnosti deuteronu
• Konstrukce skalárních členů NN interakce ve spinovém a izospinovém prostoru
Procesy:
• Průchod coulombickou bariérou, aplikace na alfa rozpad a fúzi
• Odvození kinematického faktoru pro tříčásticový rozpad
• Vypařování částic ze „složeného“ jádra
• Jaderná magnetická rezonance: magnetická dipól v proměnném magnetickém poli