جزوه فیزیک هسته‌ای و ذرات بنیادی

فصل اول: مفاهیم اولیه

—————————–

تاریخچه

خاستگاه فیزیک هسته‌ای

ظهور فیزیک ذرات: مدل استاندارد هادرون‌ها

نسبیت و پادذرات

تقارن‌ها و قوانین پایستگی

پاریته

همیوغ بار

برهمکنش‌ها و نمودارهای فاینمن

برهمکنش‌ها

نمودارهای فاینمن

تبادل ذرات: نیروها و پتانسیل‌ها

برد نیروها

پتانسیل یوکاوا

کمیت‌های مشاهده‌پذیر: سطح مقطع و آهنگ واپاشی

دامنه‌ها

سطح مقطع

حالات ناپایدار

واحدها: طول و جرم و انرژی

مسائل

فصل دوم: پدیده‌شناسی هسته‌ای

—————————————–

طیف‌نگاری جرمی و انرژی‌های وابستگی

شکل و اندازه‌ی هسته‌ها

توزیع بار

توزیع ماده

ناپایداری هسته‌ای

واپاشی رادیواکتیو

فرمول نیمه‌تجربی جرم: مدل قطره مایع

پدیده‌شناسی واپاشی بتا

هسته‌های با عدد جرمی فرد

هسته‌های با عدد جرمی زوج

شکافت

واپاشی گاما

واکنش‌های هسته‌ای

مسائل

فصل سوم: پدیده‌شناسی ذرات

————————————-

لپتون‌ها

چندتایی‌های لپتونی و اعداد لپتونی

نوترینوها

اختلاط و نوسان نوترینوها

جرم نوترینوها

برهمکنش‌های جهانی لپتون‌ها – تعداد انواع نوترینو

پراکندگی لپتونی

تولید جت

نسل‌های کوارکی و اعداد کوارکی

هادرون‌ها

استقلال از طعم و چندتایی‌های بار

طیف‌نگاری کوارکی

جرم و ممان مغناطیسی هادرون‌ها

مسائل

فصل چهارم:  روش‌های تجربی

———————————–

نگاه کلی

شتاب‌دهنده‌ها و باریکه‌ها

شتاب‌دهنده‌های DC

شتاب‌دهنده‌های AC

شتاب‌دهنده‌های خطی

شتاب‌دهنده‌های دوره‌ای

ماشین‌های هدف – ثابت و برخورددهنده‌ها

باریکه‌ی ذرات خنثی و ناپایدار

برهمکنش ذرات با ماده

برهمکنش‌های کوتاه برد با هسته‌ها

از دست‌ دادن انرژی از طریق یونش

از دست دادن انرژی از طریق تابش

برهمکنش‌های فوتون‌ در ماده

آشکارسازهای ذرات

آشکارسازهای گازی

محفظه‌ی یونش

شمارنده‌های تناسبی

فراتر از ناحیه‌ی تناسبی

شمارنده‌های سوسوزن

آشکارسازهای نیمه‌هادی

تشخیص ذرات

اندازه‌گیری تکانه

زمان پرواز

شمارنده‌های چرنکوف

کالریمترها

بارش الکترومغناطیسی

بارش‌های هادرونی

آشکارسازهای لایه‌ای

مسائل

فصل پنجم: دینامیک کوارک‌ها: برهمکنش‌های قوی

———————————————————

رنگ

کرومودینامیک کوانتومی (QQCD)

حالت‌های مقید کوارک‌های سنگین

ثابت جفتیدگی قوی و آزادی مجانبی

جت‌ها و گلوئون‌ها

شمارش رنگ‌ها

پراکندگی عمیق ناکشسان و ساختار نوکلئون

مسائل

فصل ششم: برهمکنش‌های ضعیف

—————————————-

جریان‌های باردار و خنثی

تقارن‌های برهمکنش ضعیف

نوترینوها

ذرات جرم‌دار:  تک‌دستی (Chirality)

بوزون‌های W   و Z

برهمکنش‌های ضعیف هادرون‌ها

واپاشی نیمه‌ لپتونی

پراکندگی نوترینو

واپاشی مزون خنثی

نقض پایستگی CP

نوسانات طعم

جریان‌های خنثی و نظریه‌ی وحدت

مسائل

فصل هفتم:  مدل‌ها و نظریات فیزیک هسته‌ای

—————————————————-

پتانسیل نوکلئون – نوکلئون

مدل گاز فرمی

مدل لایه‌ای

ساختار لایه‌ای اتم‌ها

اعداد جادویی هسته‌ای

اسپین، پاریته، ممان دوقطبی هسته‌ای

حالات برانگیحته

هسته‌‌های غیر کروی

ممان‌های چارقطبی الکتریکی

مدل جمعی

خلاصه‌ای از مدل‌های ساختار هسته‌ای

مدل قطره‌ مایعی

مدل گاز فرمی

مدل لایه‌ای

مدل جمعی

واپاشی آلفا

واپاشی بتا

نظریه‌ی فرمی

توزیع تکانه الکترون

نمودار کوری و جرم نوترینو

گسیل گاما و تبدیل داخلی

قواعد انتخاب

 آهنگ‌های گذار

مسائل

فصل هشتم: کاربردهای فیزیک هسته‌ای

———————————————-

شکافت

شکافت القایی – مواد شکافتی

واکنش‌های زنجیره‌ای شکافت

رآکتورهای برق هسته‌ای

همجوشی

سد کولنی

همجوشی خورشیدی

آهنگ واکنش‌های همجوشی

رآکتورهای همجوشی

کاربردهای زیست‌پزشکی

تأثیرات زیست‌شناسی پرتوی: پرتودرمانی

تصویربرداری پزشکی با استفاده از تابش

تصویربرداری با استفاده از عکس تصویرشده

پرتونگاری محاسبه‌ای

تصویربرداری به روش تشدید مغناطیسی

مسائل

فصل نهم:  سؤالات بی پاسخ و چشم‌انداز آینده

——————————————————

فیزیک ذرات

بوزون هیگز

وحدت بزرگ

ابرتقارن

اخترفیزیک ذره‌ای

اخترفیزیک نوترینو

ماده تاریک

نامتقارنی ماده – پادماده

فیزیک هسته‌ای

ساختار هادرون‌ها و هسته‌ها

پلاسمای کوارک گلوان: اخترفیزیک و کیهان‌شناسی

نقارن‌های و مدل استاندارد

پزشکی هسته‌ای

تولید برق و زباله‌های هسته‌ای