Программа вступительного экзамена в аспирантуру по физике

Специальность 01.04.16 – Физика атомного ядра и элементарных частиц

Часть 1. Общая физика и теоретическая физика

Механика

1. Кинематика материальной точки

2. Динамика материальной точки. Законы Ньютона.

3. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения.

4. Движение в центрально-симметричном поле. Законы Кеплера.

5. Принцип Даламбера. Принцип виртуальных перемещений.

6. Функция Лагранжа и уравнения Лагранжа системы материальных точек.

Интегралы движения.

7. Динамика абсолютно твердого тела. Тензор инерции. Уравнения Эйлера.

8. Движение относительно неинерциальных систем отсчета.

9. Вариационный принцип Гамильтона.

10. Колебания систем с одной и многими степенями свободы. Свободные и вынужденные колебания. Положение устойчивого равновесия систем.

11. Канонические уравнения Гамильтона. Скобки Пуассона. Циклические координаты и циклические интегралы.

12. Уравнения Гамильтона - Якоби. Разделение переменных.

13. Деформации и напряжения в твердых телах. Модули Юнга, сдвига. Коэффициент Пуассона.

14. Механика жидкостей и газов. Течение идеальной жидкости. Уравнение Эйлера.

15. Течение вязкой жидкости. Уравнение Навье - Стокса. Число Рейнольдса.

16. Волны в сплошной среде. Характеристики акустических волн.

Литература 1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. М., Высшая школа, 1986.

2. Ольховский И.И. Курс теоретической механики для физиков. М., Изд-во МГУ, 1978.

3. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М., Наука, 1988.

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М., Наука, 1988.

5. Петкевич В.В. Теоретическая механика. М., Наука, 1981.

Молекулярная физика и статистическая механика 1. Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Температура.

2. Первое начало термодинамики. Циклические процессы 3. Второе начало термодинамики.

4. Энтропия термодинамической системы. Термодинамические потенциалы.

5. Взаимодействие молекул. Идеальный газ. Основные газовые законы.

6. Распределение молекул газа по скоростям. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле.

7. Канонические распределения.

8. Идеальные бозе- и ферми - газы. Равновесное излучение.

9. Теплоемкость твердых тел. Модели Дебая и Эйнштейна.

10. Теория флуктуаций. Броуновское движение.

11. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

12. Жидкости. Поверхностные явления.

13. Твердые тела. Кристаллы. Симметрия кристаллов.

14. Фазовые переходы первого и второго рода. Условия устойчивости и равновесия.

15. Явления переноса.

16. Кинетическое уравнение Больцмана. Понятие об Н-теореме.

17. Плазменное состояние вещества. Уравнение Власова. Понятие о самосогласованном поле.

Литература 1. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М., Наука, 1976.

2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.2. М., Наука, 1990.

3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М., Высшая школа, 1987.

4. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория равновесных систем. М., Изд-во МГУ, 1991.

5. Квасников И.А. Термодинамика и статистическая физика. Теория неравновесных систем. М., Изд-во МГУ, 1987.

6. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика, ч.1. М., Наука, 1976.

Электродинамика и оптика 1. Электростатическое поле. Закон Кулона. Теорема Гаусса. Мультипольное разложение потенциала.

2. Статическое магнитное поле. Закон Био-Савара-Лапласа. Электромагнитная индукция.

3. Уравнение Максвелла в вакууме. Скалярный и векторный потенциалы.

Калибровочная инвариантность.

4. Энергия электромагнитного поля. Вектор Пойнтинга.

5. Излучение электромагнитных волн в электрическом дипольном приближении.

Радиационное трение.

6. Уравнения Максвелла в среде. Материальные уравнения. Комплексная диэлектрическая проницаемость и показатель преломления, их пространственная и временная дисперсия.

7. Диэлектрики, магнетики, проводники, сверхпроводники и их электромагнитные свойства.

8. Квазистационарное приближение. Скин-эффект.

9. Основы специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.

10. Эффект Черенкова. Циклотронное и синхротронное излучение. Рассеяние электромагнитных волн на свободных электронах. Лазеры на свободных электронах.

11. Интерференция света. Временная и пространственная когерентность.

Интерферометры.

12. Дифракция света. Приближения Френеля и Фраунгофера. Спектральные u1087 приборы.

13. Излучение света атомами и молекулами. Ширина линии излучения. Спонтанные и вынужденные переходы. Лазеры.

14. Дисперсия и поглощение света. Отражение и преломление на границах двух сред.

Рассеяние света. Формула Рэлея.

15. Взаимодействие света и вещества. Законы фотоэффекта.

16. Равновесное тепловое излучение. Гипотеза Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.

Литература 1. Александров А.Ф., Рухадзе А.А. Основы электродинамики плазмы. Изд.2. М.:

Высшая школа, 1988.

2. Ахманов С.А., Никитин С.Ю. Физическая оптика. М., Изд-во МГУ, 1998.

3. Денисов В.И. Введение в электродинамику материальных сред. М., Изд-во МГУ, 1989.

4. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория поля. М., Наука, 1973.

5. Ландсберг Г.С. Оптика. М., 1976.

6. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М., Наука, 1976.

7. Белов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика. М., Наука, 1985.

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М., Наука, 1982.

9. Угаров В.А. Специальная теория относительности. М., Наука, 1969.

1. Экспериментальные факты, лежащие в основе квантовой теории. Волновые и корпускулярные свойства материи.

2. Атом водорода по Бору.

3. Основные постулаты квантовой механики. Чистые и смешанные состояния квантовомеханической системы. Волновая функция, матрица плотности.

4. Принцип неопределенности.

5. Описание эволюции квантовомеханических систем. Уравнения Гейзенберга и Шредингера. Стационарные состояния.

6. Линейный квантовый гармонический осциллятор. Энергии и волновые функции стационарных состояний.

7. Прохождение частиц через потенциальный барьер. Туннельный эффект.

8. Движение частиц в периодическом потенциале.

9. Угловой момент. Сложение моментов.

10. Движение в центральном поле. Атом водорода: волновые функции и уровни энергии.

11. Стационарная теория возмущений в отсутствие и при наличии вырождения.

Эффекты Зеемана и Штарка.

12. Уравнение Дирака. Квазирелятивистское приближение. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкая структура спектра атома водорода.

13. Системы тождественных частиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули.

14. Многоэлектронный атом. Приближение самосогласованного поля. Электронная конфигурация. Терм. Тонкая структура терма. Приближение LS и jj-связей.

Правила Хунда.

15. Нестационарная теория возмущений. Золотое правило Ферми.

16. Вторичное квантование свободного электромагнитного поля. Взаимодействие атома с квантованным полем излучения.

17. Теория упругого рассеяния. Борновское приближение. Парциальное разложение амплитуды рассеяния.

18. Основы физики молекул. Адиабатическое приближение. Термы двухатомной молекулы. Типы химической связи.

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. М., Физматгиз, 1974.

2. Давыдов А.С. Квантовая механика. М., Физматгиз, 1973.

3. Соколов А.А., Тернов И.М., Жуковский В.Ч. Квантовая механика. М., Наука, 1979.

4. Соколов А.А., Тернов И.М. Квантовая механика и атомная физика. М., Просвещение, 1970.

5. Елютин П.В., Кривченков В.Д. Квантовая механика. М., Наука, 1976.

6. Шпольский Э.В. Атомная физика, т.1,2. М., Наука, 1974.

7. Сивухин Д.В. Курс общей физики, т.5, часть 1. М., Наука, 1988.

1. Основные характеристики атомных ядер. Квантовые характеристики ядерных состояний.

2. Радиоактивность.

3. Деление и синтез ядер. Ядерная энергия. Реакторы.

4. Модели атомных ядер.

5. Гамма-излучение ядер. Эффект Мессбауэра.

6. Механизмы ядерных реакций.

7. Ядерные силы и их свойства.

8. Частицы и взаимодействия. Взаимодействие как обмен квантами калибровочного поля (калибровочными бозонами). Фундаментальные частицы - лептоны и кварки.

Античастицы.

9. Электромагнитное взаимодействие.

10. Сильное взаимодействие. Кварковая структура адронов. Цветовой заряд кварков.

Глюоны.

11. Слабое взаимодействие и процессы, им обусловленные. Слабые распады кварков и лептонов. Нейтрино.

12. Симметрии и законы сохранения. Объединение взаимодействий.

13. Нуклеосинтез во Вселенной. Ядерные реакции в звездах. Космические лучи и их основные характеристики.

14. Взаимодействие частиц и излучений с веществом.

15. Принципы и методы u1091 ускорения заряженных частиц.

16. Методы детектирования частиц.

1. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика, т.1,2. М., Энергоатомиздат, 1993.

2. Субатомная физика. Вопросы, задачи, факты.(учебное пособие под ред. Ишханова Б.С.). М., Изд-во МГУ, 1994.

3. Капитонов И.М. Введение в физику ядра и частиц. М., Изд-во МГУ, 2000.

4. Ракобольская И.В. Ядерная физика. М., Изд-во МГУ, 1981.

5. Фрауэнфельдер Г., Хенли Э. Субатомная физика. М., Мир, 1979.

1. Основные свойства стабильных ядер: размеры, энергии связи, спины, четности и изотопические спины основных и возбужденных состояний. Симметрии ядерных систем. Квантовые характеристики ядерных состояний.

2. Основные свойства нуклонов. Основные свойства ядерного взаимодействия между нуклонами. Нуклон-нуклонные силы в ядре.

3. Ядерная нестабильность: бета- и альфа распады, деление, NZ - диаграмма и линии нуклонной стабильности. Закон радиоактивного распада.

4. Деление тяжелых ядер нейтронами. Цепная реакция деления. Термоядерные реакции. Реакторы деления и термоядерные реакторы.

5. Свойства легчайших ядер. Кластеризация в ядрах. Сильно нейтроно- и протоноизбыточные ядра.

6. Электромагнитные переходы в ядрах. Ядерные изомеры. Ядерный гамма-резонанс.

Эффект Мессбауэра.

7. Одночастичные и коллективные степени свободы сферических и деформированных ядер. Гигантские резонансы в ядрах.

8. Простейшие модели ядра: модель жидкой капли, модель ферми-газа,оболочечная модель, обобщенная модель.

9. Основные представления о современных теориях сложных ядер: метод случайных фаз, теория конечных ферми-систем Мигдала, квазичастично-фононная модель.

10. Ядерные реакции и их основные характеристики. Механизмы ядерных реакций:

составное ядро, прямые взаимодействия, предравновесные процессы.

11. Оптическая модель упругого рассеяния нуклонов и ядер ядрами. Модель ГлаубераСетенко. Дифракционное рассеяние.

12. Метод искаженных волн и метод связанных каналов в описании прямых ядерных реакций.

13. Космические лучи: происхождения, свойства и методы u1088 регистрации. Ядернокаскадный процесс в атмосфере. Широкие атмосферные ливни.

14. Ядерные реакции в звездах. Ядерная эволюция звезд и происхождение химических элементов. Основные положения теории эволюции Вселенной.

15. Взаимодействие заряженных частиц, нейтронов и гамма-квантов с веществом.

16. Детектирование заряженных и нейтральных частиц и гамма-квантов. Основные типы детекторов.

17. Измерение энергий частиц и квантов. Идентификация частиц.

18. Принципы и методы ускорения заряженных частиц. Основные типы ускорителей.

Коллайдеры.

19. Субъядерные частицы: лептоны и кварки. Квантовые числа и законы сохранения.

Кварковая структура адронов.

20. Нейтрино и его основные свойства. Эксперименты по регистрации и измерению масс нейтрино и нейтринных осцилляций.

21. Фундаментальные взаимодействия, их константы, радиусы и переносчики.

22. Непрерывные и дискретные симметрии и инварианты. Теорема CPT.

23. Электрослабые взаимодействия, Модель Вайберга-Салама-Глэшоу.

24. Сильные взаимодействия. Понятие о локальной калибровочной симметрии.

Основные представления о квантовой хромодинамике.

25. Асимптотическая свобода, партонная модель адронов. Жесткие и мягкие процессы.

Множественное рождение частиц.

26. Основы Стандартной модели. Гипотеза об объединении сильных и электрослабых взаимодействий. Понятие о суперсимметрии.

1. И.М.Капитонов, "Введение в физику ядра и частиц", М., УРСС, 2. О.И.Василенко, Н.Г.Гончарова, В.К.Гришин, Ф.А.Живописцев, Б.С.Ишханов, И.М.Капитонов, Э.И.Кэбин, Ж.М.Селиверстова, Н.А.Сотникова, В.Г.Сухаревский, Н.И.Тулинова, А.В.Шумаков, "Субатомная физика. Вопросы. Задачи. Факты." Под ред. проф. Б.С.Ишханова, М., МГУ,1994.

3. В.М.Михайлов, О.Е.Крафт, "Ядерная физика", Ленинград, Изд. ЛГУ, 4. О.Бор, Б.Моттельсон, "Структура атомного ядра", М., Мир, т.1, 1971; т.2, 5. В.Б.Беляев, "Лекции по теории малочастичных систем", М., Энергоатомиздат, 6. В.Г.Соловьев, "Теория атомного ядра: Ядерные модели.", М., Энергоатомиздат, 1981.

7. В.Г.Соловьев, "Теория атомного ядра: Квазичастицы и фононы.", М., Энергоатомиздат, 8. Э.Хайд, И.Перлман, Г.Сиборг, "Ядерные свойства тяжелых элементов", Вып. 5, "Деление ядер", М., Атомиздат, 9. А.Г.Ситенко, "Теория ядерных реакций", М., Энергоатомиздат, 10. В.В.Балашов, "Квантовая теория столкновений", Изд-во Моск. ун-та, 11. В.В.Балашов, "Строение вещества", М., Изд. Моск. ун-та, 12. А.И.Абрамов, Ю.А.Казанский, Е.С.Матусевич, "Основы экспериментальных методов ядерной физики", М., Энергоатомиздат, 13. Ю.К.Акимов, О.В.Игнатьев, А.И.Калинин, В.Ф.Кушнирук, "Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике", М., Энергоатомиздат, 14. Н.Г.Волков, В.А.Христофоров, Н.П.Ушаков "Методы ядерной спектроскопии", М., Энергоатомиздат, 15. А.А.Коломенский, "Физические основы методов ускорения заряженных частиц", М., Изд-во Моск. ун-та, 16. А.Н.Лебедев, А.В.Шальнов, "Основы физики и техники ускорителей", т.1, "Ускорители заряженных частиц", М., Энергоиздат, 17. В.И.Гольданский, Ю.П.Розенталь, И.Л.Розенталь, "Кинематические методы в физике высоких энергий.", Наука, ГРФМЛ, 18. В.С.Мурзин. "Введение в физику космических лучей". - М.: Изд-во МГУ, 19. Н.Н.Калмыков. "Космические лучи сверхвысоких энергий". В сб. "Цикл лекций по проблемам физики космических лучей высоких и сверхвысоких энергий" (часть 1).

- М.: Изд.-во МГУ, 20. Т.П.Аминева, Л.И.Сарычева. "Фундаментальные взаимодействия и космические лучи". М., Эдиториал УРСС, 21. Л.Б.Окунь, "Физика элементарных частиц." М., "Наука", 22. Г.В.Кландор-Клайнгротхауз, А.Штаудт, "Неускорительная физика элементарных частиц", М., "Наука", 23. Т.-П.Ченг, Л.-Ф.Ли, "Калибровочные теории в физике элементарных частиц.", М., "Мир", 1987.