Реакции с тяжелыми ионами предоставляют уникальную возможность получить ядра вблизи границ стабильности и проникнуть в область химических элементов второй сотни. В курсе рассматриваются основы физики тяжелых ионов, а также современные тенденции в исследовании ядерных реакций. Предметом курса является одно из новых направлений ядерной физики — физика тяжелых ионов, занимающаяся исследованием ядерных реакций, переходом одних ядер в другие, синтезом новых ядер. Физика тяжелых ионов позволяет изучать коллективные ядерные процессы, характеризуемые предельно большими изменениями ядерной формы, сильным перераспределением энергии между различными степенями свободы систем. Дана классификация ядерных реакций с тяжелыми ионами и их анализ с точки зрения новых изотопов у границ ядерной стабильности. Рассматриваются возможности современных ускорителей для синтеза ядер с использованием ядерных реакций с тяжелыми ионами. На примерах показана связь исследований в области физики тяжелых ионов с прикладными исследованиями: ядерная медицина, радиационная физика твердого тела. Отдельный модуль курса посвящен вопросам истории образования Вселенной с точки зрения физики элементарных частиц, ядерной физики. Обсуждается проблема нуклеосинтеза и непосредственная связь ядерно-физических экспериментов, с астрофизическими явлениями.
Использование тяжелых ионов в прикладных исследованиях
Loading...
Do curso por National Research Nuclear University MEPhI
Физика тяжелых ионов
classificações
Na lição
Физика тяжелых ионов и высокие технологии
Conheça os instrutores
Пенионжкевич Юрий ЭрастовичДоктор физико-математических наук
Кафедра экспериментальных методов ядерной физики
Тема моей сегодняшней лекции:
Физика тяжелых ионов и высокие технологии.
Тема несколько необычная,
поскольку я хотел бы показать
на нескольких наглядных примерах
связь исследований
в области физики тяжелых ионов
с прикладными исследованиями,
как принято говорить.
Хотя, в современной науке
"прикладные исследования" как такого термина не существует,
и принято говорить о life science,
так называемой науке о жизни.
Так вот, как связаны эти фундаментальные исследования
в области этого интересного, нового
направления ядерной физики, физики тяжелых ионов
с прикладными исследованиями?
И что общего в этих двух
разных направлениях исследований?
Для начала я хотел бы еще раз напомнить
то, что я рассказывал в своих предыдущих лекциях
об особенностях взаимодействия тяжелых ионов с ядрами.
Во-первых, это особенности реакций с тяжелыми ионами,
которые отличаются от всех других реакций
с электронами, протонами, нейтронами.
Во-вторых, это классификация реакций с тяжелыми ионами.
Очень много разных типов и видов реакций
в зависимости от разных параметров.
И наконец, особенности описания
процессов взаимодействия тяжелых ионов с ядрами.
Все эти проблемы, вся эта тематика
непосредственно связана с ускорительной тематикой,
с развитием ускорительной техники тяжелых ионов.
И только получение хороших, интенсивных,
с хорошим энергетическим разрешением
пучков тяжелых ионов
позволило продвинуться так далеко
в области физики тяжелых ионов,
что мы сейчас можем свободно говорить
о возможностях физики тяжелых ионов,
о возможностях пучков тяжелых ионов
для исследований в смежных областях науки и техники.
Вот коротко основные направления,
о которых я сегодня тоже вкратце упомяну.
Это использование тяжелых ионов
в различных прикладных исследованиях,
как я сказал, в области life science,
в области науки о жизни.
Во-первых, это исследование использования
тяжелых ионов для исследования
микро- и наноструктур.
Это модификация поверхности различных образцов,
в том числе и реакторных материалов.
Это производство новых видов ядерных мембран,
специализированных для, так сказать,
фильтрации самых различных веществ
вплоть до микробиологических объектов, вирусов.
Это изготовление различных наноструктур
необычной микроконфигурации — это микро-, нанопроволочки.
Радиационное материаловедение — это очень важное направление,
которое сопровождает всю науку,
связанную с радиационным повреждением материалов,
в том числе реакторных материалов.
Это разрушение материалов при длительной экспозиции в космосе.
Это различные, так сказать, направления,
связанные с нейтронными пучками,
еще раз — реакторными материалами.
Это тоже очень важные направления,
и я сегодня вкратце расскажу об этих исследованиях,
об использовании тяжелых ионов
для симуляции тех радиационных повреждений,
которые создаются в сильных полях ионизирующих излучений.
Наконец, ядерная биология, ядерная медицина.
Здесь очень много можно говорить
об использовании как специальной терапии
радиоизотопной, которая тоже использует
пучки тяжелых ионов.
Можно говорить о производстве фармпрепаратов
специально для диагностики, и других направлениях.
И наконец, ядерная астрофизика,
которая требует отдельно обсуждения.
И вот тяжелые ионы, пучки тяжелых ионов,
существующие в настоящее время,
они позволяют как бы симулировать
или в лабораторных условиях воспроизводить те условия,
которые, так сказать, существуют при взрыве сверхновых,
в галактике, при образовании нейтронных звезд,
при их распаде и т. д. и т. п.
Вот этих направлений,
связанных с использованием пучков тяжелых ионов
в прикладных исследованиях
я постараюсь сегодня коснуться.
Еще раз, что такое тяжелые ионы.
Тяжелыми ионами мы называем ионы элементов
с зарядом больше двух и массой больше четырех.
То есть элементы, тяжелее гелия.
Очень сложное взаимодействие
тяжелых ионов с ядрами
характеризуется коренной перестройкой
участвующих в реакции ядерных систем,
содержащих сотни нуклонов.
Т. е. при взаимодействии ядро-ядро
или тяжелого иона с ядром
происходит сильная перестройка
образующейся в реакции ядерной системы.
Вот кроме фундаментальных вещей,
которые получаются в результате изучения
ядерных реакций с тяжелыми ионами,
мы получаем в этих реакциях
экзотические состояния ядер.
Это ядра с большой энергией возбуждения,
с высокой температурой
до несколько миллионов градусов.
Ядра быстро вращающиеся.
Ядра сильно деформированные.
Ядра с большим соотношением нейтронов и протонов,
т. е. сильно нейтроноизбыточные
или сильно протоноизбыточные и т. д. и т. п.
Т. е. уникальные свойства ионов, вот такие,
позволяют получать и исследовать ядра,
новые ядра, образующиеся только в ядерных реакциях,
которые существенно отличаются от известных
по нуклонному составу ядер,
которые существуют в природе и являются стабильными.
Таким образом, физика тяжелых ионов —
это прежде всего физика экстремальных ядерных состояний,
физика ядерных превращений,
происходящих в экстремальных условиях.
Вот что такое физика тяжелых ионов.
Поэтому я уже говорил, что очень, так сказать,
важно получать информацию о температурах ядер,
об их угловых моментах, их нейтронном избытке.
В первую очередь это важно для получения информации
о процессах, происходящих у нас во вселенной.
Explore nosso catálogo
Registre-se gratuitamente e obtenha recomendações, atualizações e ofertas personalizadas.
O Coursera proporciona acesso universal à melhor educação do mundo fazendo parcerias com as melhores universidades e organizações para oferecer cursos on-line.
© 2018 Coursera Inc. Todos os direitos reservados.
