129
习 题
6-1．利用核素质量，计算的β 谱的最大能量。
He H 3
231→m E 6-2．既可产生衰变，也可产生K 俘获，已知的最大能量为1.89 MeV ，试求K 俘获过程放出的中微子的能量。
V 4723β+β+E v 6-3．样品中含RaE 4.00 mg ，实验测得半衰期为5.01d ，放出β 粒子的平均能量为0.337 MeV ，试求样品的能量辐射率W 。
6-4．设在标准状态下的2.57 cm 3的氚气样品中，发现每小时放出0.80 J 的热，已知氚的半衰期为12.33 a ，试求：衰变率D ；()β 粒子的平均能量()a b E β；()c E β与β 谱的最大能量之比m E E β/。
m E 6-5．的衰变能＝0.87 MeV ，试求的反冲能。 Li Be 73K
7
4
→d E Li
73R E 6-6．32P 的β 粒子最大能量＝1.71 MeV ，计算放出β 粒子时原子核的最大反冲能和发射中微子时核的最大反冲能。
m E E Re v E R 6-7．放射源有：(两组电子，其最大能量和分支比为0.69 MeV ，16%和1.36 MeV ，16％，后者为相应至基态之衰变；(两组电子，其最大能量和分支比为0.92 MeV ，25％和1.53 MeV ，2.8％，后者为相应至基态之衰变；(两组单能中微子：1.93 MeV ，38％和2.54 MeV ，2.2％。试作出的衰变纲图，并求该放射源所放出的γ 射线的能量。（已知Ge 的K 电子结合能为≈0.01 MeV 。）
As 7433)a β?Se 7434)b β+Ge 7432)c As 7433 6-8．计算24Na 的衰变的β 粒子最大能量，为什么在实验中没有观察到达这组能量的β 粒子？
β?m E
6-10．对于，查表得，并已知子核的能级特性为0Ca
Sc 4220s
68.04221
+
→β3.3m 10),(=E Z f +
。试求log 值，并以此判断母核的能级特性。
fT 12/ 6-11．由磁谱仪测得32P 的β 谱的实验数据如下：强度正比于单位H ρ间隔的电子数。
B ρ×103 / T ?m
强 度
(相对单位)
B ρ×103 / T ?m
强 度 (相对单位)
0.5 14 4.0 91 1.0 27 4.5 82 1.5 42 5.0 68
130
2.0 58 5.5 49 2.5 76 6.0 31
3.0 91 6.5 12
3.5 94
7.0 3 试求电子的动量分布图；电子的能量分布图；库里厄图（设库仑改正因子为常量）；(β 谱的最大能量。
6-12．已知()a ()b ()c )d m E 15N 的结合能为115.49 MeV ，15O 的衰变能为1.73 MeV ，中子的衰变能
为0.78 MeV ，试求+β?β15O 的结合能。
6-13．已知43Ti 的衰变能为5.846 MeV ，试求核半径常量r +β0值。
6-14．已知40K 的衰变的log fT ?β1/2=18.1，并由库里厄图得知此跃迁为唯一型，试求40K 的能级特性，并分析为什么实验上几乎观测不到40K 的放射性。
+β6-15．试论证β 衰变中只放出一个而不是几个中微子。
粒子物理与原子核物理 一、专业介绍 1、概述： 粒子物理与原子核物理是以国内外的大型高能物理实验为依托，从理论和实验上研究物质最基本的构成、性质及其相互作用的规律。其中也包括粒子物理探测新技术和新型探测器的研究；粒子物理理论研究中的计算物理新方法的开发和研究。这些研究将深化我们对物质世界更深层次基本规律的认识。在21 世纪，以兴建若干大科学工程为标志，国际上粒子物理与核物理学科正在继续蓬勃发展并面临着重大的突破，必将继续对各国的国防、能源、交叉学科等的发展起重要的推动作用。 2、研究方向： 粒子物理与原子核物理的研究方向主要有：01.理论核物理 02.实验核物理 03.高能物理与粒子物理 04.应用核物理 05.微机应用与核电子学 06.中子物理与裂变物理 07.核聚变与等离子体物理 08.非平衡态统计物理 （注：各大院校的研究方向有所不同，以北京大学为例） 3、培养目标：
本专业培养研究生具有量子场论、粒子物理、核物理和近代数学的坚实的理论基础和专门知识，掌握射线探测技术及利用计算机在线获取数据和分析数据的方法，或能使用计算机进行理论研究。了解该学科发展动态和前沿进展，能够适应我国经济、科技、教育发展需要，并具有独立从事该学科前沿研究和专业教学的能力。还应较为熟练地掌握一门外国语，能阅读本专业的外文资料，具有开拓进取严谨求实的科学态度和作风。 4、研究生入学考试科目： （1）101思想政治理论 （2 )201英语一 （3）603普通物理(含力学、热学、电磁学、光学)、604量子力学 （4）804经典物理(含电动力学、热力学与统计物理)、809原子核物理 报考本专业０１—０６研究方向方向考试科目③限考量子力学，考试科目④中经典物理、原子核物理任选一门；０７—０８研究方向考试科目③限考普通物理，考试科目④限考经典物理。 （注：各大院校的考试科目有所不同，以北京大学为例） 5、与之相近的一级学科下的其他专业： 理论物理、原子与分子物理、等离子体物理、凝聚态物理、070206声学、光学、无线电物理。 6、课程设置：（以中国科学技术大学为例）
习 题 12-1．计算1GeV 的质子和1GeV 的197Au 的德布罗意波长。 12-2．讨论在反应中容许的角动量和宇称。已知π介子的自旋宇称是00π n n d π++→+?-，而且入射π--的能量很低。 12-3．(a) 说明π+π-系统只能处在轨道角动量量子数l=偶数而总同位旋T=0或2的态上, 或者l=奇数而T=1的态上。（b）说明π0π0系统只能在T=0或2的态上，因而l只能为偶数。 (c) 讨论π+π+系统可能的状态。） 12-4. (a) 产生Ω-的常用办法是采用p-p对撞，给出遵守所有强作用守恒定律的反应并 算出反应所需的阈能。(b) 给出用K -产生Ω-的反应并算出阈能。 12-5. 说明在采用过程产生超核时，如果将约500MeV/c的K介子入射到几乎静止的中子上并且在接近0度方向测到π介子，则产生的Λ??+→+π Λn K 00能量很低。在这种情 况下Λ0容易占据中子原来在核内的轨道。分析中子在初始状态的低能运动对超核的产生会有什么效应。 12-6．在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的动能： （a ） ; μνμπ+→+ + (b) ;πp 0?+→Λ(c) -0-K +Λ→Ω(d) 0π πK +→++12- 在衰变母体为静止的参照系中，计算每个衰变产物的最大动能： ;)(; )(; )(; )(0000K K d n c K b a L ++→++→Σ++→++→??+??+ωψυμνμππππωμμ 12-7．在下列反应中，计算出各射粒子的动能。假定式中第一个粒子以给出的动量入射到静止的第二个粒子上。 （a ） +?+→+πΣp K -GeV/c 2.1=i p (b) GeV/c 4.2n ρp π0=+→+?i p 12-8. 假定下列反应中前一粒子入射到静止的第二个粒子上，求反应的阈能： → ++→++??p p (b);K Ξp K (a)Υ n ωp π)(+→+? c 12-9. 用K -+n 12-10．分析下列衰变或反应违反了那些守恒定律。如果可能，指出这些过程通过什么相互作用仍能发生。
粒子物理与原子核物理专业硕士研究生培养方案
粒子物理与原子核物理专业硕士研究生培养方案 （学科专业代码：070202授予理学硕士学位） 一、学科专业简介 粒子物理与原子核物理专业包含如下研究方向：粒子物理、相对论重离子碰撞物理、夸克物质物理、相对论重离子碰撞实验、高能碰撞唯象学，以及高能核天体物理。本专业方向是以国内及国际大型加速器及宇宙线实验为依托，在粒子物理方向，从理论和实验两方面研究物质的最基本构成、性质、相互作用及其规律；在原子核物理方向，研究内容包括GeV至TeV能区的重离子碰撞，在理论上涉及高能重离子碰撞动力学及形成夸克物质的机理，粒子碰撞与粒子产生物理模型，夸克物质信号的预言；实验研究包括高能核－核碰撞的实验数据处理；高能核－核碰撞实验计算机模拟与物理分析；粒子探测新技术与数据获取技术研发，核电子学以及新型探测器的研发和研制，探测器软件研发及网格计算技术在实验模拟及数据分析中的应用等；目标是探寻夸克物质信号，检验格点量子色动力学（QCD）的预言，研究TeV能区的新物理。该专业方向
有长期的理论和实验研究基础，师资力量雄厚，有良好的国际国内合作环境，“粒子物理研究所”、“湖北省高能物理重点实验室”及批准建设的“夸克与轻子物理教育部重点实验室”提供了科学研究环境的有效保障。 二、培养目标 掌握坚实的粒子物理与原子核物理基础和系统的专门知识，熟悉粒子物理与原子核物理专业有关方向的国内外研究历史、现状和发展方向，掌握一门外语，具有从事科学研究、高等学校教学工作或独立担负有关专门技术工作能力，成为德智体全面发展，适应社会主义现代化需要的高层次人才。 三、研究方向简介 序号研究方向名 称 简介 1 粒子物理从理论和实验上研究物质的最基本构成、性质、相互作用及其规律 2 夸克物质物夸克物质的硬探针信号、夸克
《核物理和粒子物理导论》课程教学大纲 一、课程基本信息 1、课程代码：PH337 2、课程名称（中文）：核物理与粒子物理导论 课程名称（英文）：An Introduction to Nuclear and Particle Physics 3、学时/学分：48/3 4、先修课程：基础力学、电磁学、高等数学、数学物理方法、原子物理学 5、面向对象：物理系三年级或同等基础各专业学生 6、开课院（系）、教研室：物理与天文系粒子与核物理研究所 7、教材、教学参考书： 教材： 低能及中高能原子核物理学，程檀生钟毓澍编著，北京大学出版社，1997。参考书： a.Das and T. Ferbel, Introduction to Nuclear and Particle Physics (2nd Edition), (World Scientific, New Jersey, 2003) b.Particle Physics, by Nai-Sen Zhang (Science Press, 1986) (《粒子物理学》，章 乃森著，科学出版社，1986) 二、课程性质和任务 本课程教学目的是使学生掌握核物理与粒子物理的基本概念，了解核物理与粒子物理的一些最新发展动向。本课程属专业选修课程，适用物理系三年级或以上各专业学生。在整个课程讲解之中，强调基本的物理概念，并将随时插入目前国际上相关领域的研究进展和前沿问题，以使学生通过本课程的学习，对核物理与粒子物理相关的研究领域现状有一个了解。 三、教学内容和基本要求 第一章：概述 1）物质的结构层次 2）核物理与粒子物理的发展简史 3）自然单位 第二章：原子核的基本性质 1）综述
(转载)物理参考书推荐 来源：张天一Albert的日志 学完了物理系的前三年课程之后，除了学到的方法和知识，最大的感慨来自于对我科的课本。记得当年大一时听师兄讲学习经验，有位师兄说到，科大出的教材的最大特点就是三个字：看不懂。现在我深有同感。 科大物理学院整体实力很好很强大，但在教材编排上却不尽人意。个人感觉我科教材问题在于： 1 组织欠佳，总是想在一开始就讲的足够深足够广，行文上循序渐进性不够，常常给初学者造成不必要的困难； 2 缺乏例证，课本中例子太少，仅有的例子常常没什么技术含量，对概念理解和完成作业帮助很有限； 3 可读性差，如果一件事有若干种阐述方式，我科教材常常选择最晦涩的那种； 4 印制粗糙，学校的物理书要么纸张像草纸，要么排版不好，或是二者兼有。 经常有师弟师妹抱怨学校的物理书看不懂。我觉得主要原因在于作者而不是读者。不过，当课本看不懂时，最好的办法不是放弃在这门课上的努力，而是换一本课本。这也是我三年来屡试不爽的办法。一本好的课本不但可以帮助理解概念、
形成能力或是应对考试，更重要的是，一本好的课本可以极大的节约在一门课上花费的时间，而在这些事件里可以做很多自己想做的事，可以是学术、睡觉、腐败，或是打球、刷片、吃串，也可以是打牌、K歌、DOTA，或是花前月下，卿卿我我...总之，一本好教材可谓善莫大焉，下面是我自己学习过程中总结的各种好教材以及对其的评价。 置顶：《费恩曼物理学讲义》 普通物理学： 力学《力学》漆安慎 电磁学《电磁学》赵凯华 热学《热力学与统计物理》汪志诚 光学《光学》赵凯华 原子物理学《原子物理学》杨福家 理论物理学：
应用物理学专业分流方案 应用物理专业拟分为三个专业方向：1、“钱三强”英才班，2、应用物理 学（激光及光电技术方向班），3、应用物理学（半导体及传感技术方向班）。这三个方向分别对应一个自然班。具体介绍如下： 1、“钱三强”英才班，该英才班为中国科学院高能物理研究所与东北大学理学 院联合举办，每年中国科学院高能物理研究所有固定经费支持，且东北大学也投入资金大力支持用于鼓励英才班学生开展高水平科学研究。合作双方有志于共同培养对物理学及其前沿交叉学科等感兴趣并且立志从事相关领域方向研究的本科生，为我国大科学工程建设、为相关研究领域与单位输送优秀的拔尖创新人才。 推荐选修课程：广义相对论导论，核物理与粒子物理导论，凝聚态理论（量子力学II，热力学与统计物理II），专业外语，Linux平台下科学工具的开发与应用 2、应用物理学（激光及光电技术方向班），该方向以物理为基础，侧重培养在 激光及相关应用领域具有专门知识，且能在相关领域从事科研、教学、工程技术管理等工作的高级人才。 推荐选修课程：光电子技术，激光物理，光电检测技术，信息光学基础，专业外语，半导体物理 3、应用物理学（半导体及传感技术方向班），该方向以物理为基础，侧重培养 在微电子及相关领域从事科研、教学及技术管理等工作的高级人才。 推荐选修课程：半导体物理，半导体器件，超导物理，磁学与应用技术，Linux平台下科学工具的开发与应用，芯片制造原理，单片机原理及接口技术，专业外语，传感器技术与应用 注：虽然分方向，但专业课程任然可以任意选择，各方向也可以交叉选择课程。 总体原则：选择原则与专业分流原则一致。 特别说明： 基于班型限制，可能有同学未能选到理想方向，在后期学期过程中也可以选择自己感兴趣的方向的课程，并不会强制要求选择相应班级推荐课程。
习题十七 17-1 按照原子核的质子一中子模型，组成原子核X A Z 的质子数和中子数各是多少？核内共有多少个核子？这种原子核的质量数和电荷数各是多少？ 答：组成原子核X A Z 的质子数是Z ，中子数是Z A -．核内共有A 个核子．原子核的质量数是A ，核电荷数是Z ． 17-2 原子核的体积与质量数之间有何关系？这关系说明什么？ 答：实验表明，把原子核看成球体，其半径R 与质量数A 的关系为3 10A R R =，说明原子核的体积与质量数A 成正比关系．这一关系说明一切原子核中核物质的密度是一个常数．即单位体积内核子数近似相等，并由此推知核的平均结合能相等．结合能正比于核子数，就表明核力是短程力．如果核力象库仑力那样，按照静电能的公式，结合能与核子数A 的平方成正比，而不是与A 成正比． 17-3 什么叫原子核的质量亏损？如果原子核X A Z 的质量亏损是m ?，其平均结合能是多少？ 解：原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，它们的差额称为原子核的质量亏损．设 原子核的质量为x M ，原子核X A Z 的质量亏损为:x n p M m Z A Zm m --+=?])([ 平均结合能为 A mc A E E 2 0ΔΔ== 17-4 已知 Th 232 90 的原子质量为u 232.03821，计算其原子核的平均结合能. 解：结合能为MeV 5.931])([ΔH ?--+=M m Z A Zm E n Th 23290 原子u M 03821.232=,90=Z ,232=A ,氢原子质量u m 007825.1H =， u m n 008665.1= MeV 1.766.56MeV 5.931]03821.232008665.1)90232(007825.190[Δ=?-?-+?=∴E ∴平均结合能为 MeV 614.7232 56 .1766Δ0=== A E E 17-5什么叫核磁矩？什么叫核磁子（N μ）？核磁子N μ和玻尔磁子 B μ有何相似之处？有何区别？质子的磁矩等于多少核磁子？平常用来衡量核磁矩大小的核磁矩I μ'的物理意义是什么？它和核的g 因子、核自旋量子数的关系是什么？ 解：原子核自旋运动的磁矩叫核磁矩，核磁子是原子核磁矩的单位，定义为： 227m A 10.05.51 .18361 π4??=== -B p N m eh μμ
物理学院（系）物理学专业 2017级本科培养方案 一、培养目标 本专业培养德才兼备，具有领袖气质和家国情怀，拥有物理学的知识背景和学科交叉能力、具有国际视野的复合型拔尖创新人才。本专业分为普通班和基地班，都必须掌握扎实全面的物理学基础知识。普通班经过本专业的四年培养，学生将掌握扎实的物理学基础知识和数理分析能力，具备良好的实验技能和数据分析能力，有潜力成为国家社会发展中的领军人物。基地班以培养未来的科学家为目标，经过四年的专业培养，学生将跻身学科研究前沿，有成为科研新锐的实力和素质。 二、培养规格和要求 本专业为学制四年的大学本科专业。要求学生完成所有必修课、一定的专业选修课和公共选修课，并符合下列条件： 1. 系统地掌握物理基础理论、基本知识和实验技能，了解物理学的新成就和发展方向，能熟练使用计算机，能较熟练地掌握一门外语。 2. 具有一定的科学研究能力，有参加科研实践的体验，有较强的自学能力、分析问题和解决问题的能力。 3. 德、智、体、美全面发展，具有优秀的道德品质和综合素质，拥有扎实的物理学专业知识和技能。 4. 热爱祖国，热心为社会服务，树立为国为民的远大志向，承担时代赋予的责任。 5. 具有国际化的视野和领袖气质，有成为行业精英和领军人才的潜质。
三、授予学位与修业年限 按要求完成学业者授予理学学士学位。修业年限：4年。 五、专业基础课程 六、专业核心课程
七、专业特色课程： 国家精品课程：电动力学 八、专业课程设置及教学进程计划表（见附表一） 九、专业学分学时分布情况表（见附表二） 十、专业实践教学环节一览表（见附表三） 十一、辅修、双专业、双学位教学进程计划表（参考附表四）附表一：物理学专业课程设置及教学计划 1包含政治理论社会实践活动2个学分。
129 习 题 6-1．利用核素质量，计算的β 谱的最大能量。 He H 3 231→m E 6-2．既可产生衰变，也可产生K 俘获，已知的最大能量为1.89 MeV ，试求K 俘获过程放出的中微子的能量。 V 4723β+β+E v 6-3．样品中含RaE 4.00 mg ，实验测得半衰期为5.01d ，放出β 粒子的平均能量为0.337 MeV ，试求样品的能量辐射率W 。 6-4．设在标准状态下的2.57 cm 3的氚气样品中，发现每小时放出0.80 J 的热，已知氚的半衰期为12.33 a ，试求：衰变率D ；()β 粒子的平均能量()a b E β；()c E β与β 谱的最大能量之比m E E β/。 m E 6-5．的衰变能＝0.87 MeV ，试求的反冲能。 Li Be 73K 7 4 →d E Li 73R E 6-6．32P 的β 粒子最大能量＝1.71 MeV ，计算放出β 粒子时原子核的最大反冲能和发射中微子时核的最大反冲能。 m E E Re v E R 6-7．放射源有：(两组电子，其最大能量和分支比为0.69 MeV ，16%和1.36 MeV ，16％，后者为相应至基态之衰变；(两组电子，其最大能量和分支比为0.92 MeV ，25％和1.53 MeV ，2.8％，后者为相应至基态之衰变；(两组单能中微子：1.93 MeV ，38％和2.54 MeV ，2.2％。试作出的衰变纲图，并求该放射源所放出的γ 射线的能量。（已知Ge 的K 电子结合能为≈0.01 MeV 。） As 7433)a β?Se 7434)b β+Ge 7432)c As 7433 6-8．计算24Na 的衰变的β 粒子最大能量，为什么在实验中没有观察到达这组能量的β 粒子？ β?m E 6-10．对于，查表得，并已知子核的能级特性为0Ca Sc 4220s 68.04221 + →β3.3m 10),(=E Z f + 。试求log 值，并以此判断母核的能级特性。 fT 12/ 6-11．由磁谱仪测得32P 的β 谱的实验数据如下：强度正比于单位H ρ间隔的电子数。 B ρ×103 / T ?m 强 度 (相对单位) B ρ×103 / T ?m 强 度 (相对单位) 0.5 14 4.0 91 1.0 27 4.5 82 1.5 42 5.0 68
《核与粒子物理导论》期终复习要点(2005，12) 第二章，相对论运动学 正确运用洛仑兹变换解决实验室系和动量中心系相对论性粒子碰撞运动学的变换关系：1，多粒子系统的不变质量；2，粒子反应过程的阈能；3，运用能动量守恒解决碰撞末态粒子在两个特定参考系中能量、动量之间的关系；4，。完成并搞懂本章指定的习题 第三章，核与粒子的基本特性 3－1，理解不稳定粒子的总能量用(Е0－iГ/2)表示的物理含义。长寿命粒子（例如Ф介子）和短寿命粒子（例如J粒子）衰变末态粒子的不变质量谱的形状有什么区别？ 3－2，原子光谱的精细和超精细劈裂的物理机理？它们劈裂的间隔的量级各约为多大？ 3－3，原子核的自旋与原子光谱的超精细劈裂有那些关系？ 3－4，如何通过核磁共振的方法来测量原子核的磁矩，原子的磁矩和原子核磁矩分别用什么标准磁子来表示？它们之间的大小有什么差别? 3－5,原子核的电四极矩与原子核的形状有什么联系？ 3－6，实验测量中子电偶极矩的装置和原理，为甚么到现在人们还对粒子电偶极矩的测量有极大的兴趣。对其测量有何重要的物理意义？ 3－7，完成并搞懂本章指定的习题 第四章，核与粒子的非点结构 4－1，粒子分为哪三大类，说明它们在结构、相互作用和自旋方面各有什么特征？举出每类粒子的基本成员。 4－2画出量子场论中描述类点粒子相互作用的基本图示，写出相互作用传播子因子的基本形式。说明图示的物理意义和传播子因子中各参数的物理意义。说明亚原子的三种相互作用过程的截面或者衰变几率的差别以及这种差别的内在的物理原因。 4－3，核结构的形状因子的定义，实验上如何测量形状因子？什么是弹性散射？探测核与粒子的电磁形状因子的最佳探针是什么？ 4－4，类空散射过程的四动量传递平方的定义，微分截面的定义，弹性散射对极角的依赖关系? 4－5，质子和中子的磁矩的实验值是多大（用核磁子表示）其g－因子分别取什么值？它给人们关于核子结构的什么启示？ 4－6，电子与原子核的弹性散射为人们提供原子核电荷分布的哪些重要信息（电荷密度分布、电荷分布的方均根半径。。。） 4－7，高能电子与核子的弹性散射和深度非弹性散射的区别？前者给出核子电磁分布的哪些重要信息？后者给出核子结构的哪些重要信息？ 4－8，叙述检验电子等带电轻子为类点粒子的实验；在目前实验精度范围内电子的线度小于多少米？ 4－9，完成并搞懂本章指定的习题 第五章，守恒定律及其应用 5－1，叙述系统的能量守恒、动量守恒和角动量守恒分别与系统在哪些变换下的不变性相联系？写出它们的对称么正变换U的形式。 5－2，说明一个自旋为3/2的亚原子系统在引入外磁场B的前后系统在空间转动变换下的对称性有何差别？ 5－3，同位旋守恒量子数是怎样引入的，它是那类粒子的守恒量子数？同一同位旋多重态的成员必须具有什么必要的条件？ 5－4，将你所知道的介子和重子按同位旋多重态组合。
166 习 题 7-1．原子核69Zn 处于能量为436 keV 的同核异能态时，试求放射γ 光子后的反冲动能E R γ和放射内转换电子后的反冲动能E Re 。若69Zn 处于高激发态，可能发射中子，试求发射能量为436keV 中子后的反冲能E Rn 。(已知K 层电子的结合能为9.7keV 。) 7-2．试计算1μg 重的137Cs 每秒放出多少个γ 光子。(已知137Cs 的半衰期为30.17a ， β衰变至子核激发态的分支比为93%，子核γ 跃迁的内转换系数分别为αK =0.0976， K L =566.，260.0=L M 。) 7-3．放射源衰变至的激发态，然后接连通过两次γ 跃迁至基态。由β磁谱 仪在曲率半径为20cm 处测得此放射源的内转换K 电子的峰与场强0.02575，0.02166 T 对应。已知Ti 的K 电子结合能为5.0keV ，试求γ 跃迁的能量。 Sc 46 21β?Ti 4622 7-4．实验测得有两组βSb 12051()a +电子：0.52 MeV ，=5.5；1.70 MeV ，=4.5。后者为相应至基态之跃迁。一条γ 射线，其能量为1.181MeV ，属E 2型。已知基态的自旋和宇称为0log /fT 12log /fT 12Sn 120 50()b Sn 120 50+，试画出衰变纲图，并标出各能级的自旋和宇称。 7-5．设一核有大致等距分布的四条能级，其能级特性从下至上依次为21+，29+，23-，2 9-。试画出能级图，标明最可能发生的跃迁类型。 7-6．通过K 俘获衰变至的激发态，后者跃迁至基态时，放出一系列γ 光子或内转换电子。由β 磁谱仪测得22条内转换电子谱线（见下表） 。试确定所放出的γ 光子的能量，并画出的能级图。 (已知K ，L ，M 层电子的结合能分别为11.9、1.5和0.2keV 。) Se 7534As 75 33As 7533内转换电子能量(keV)（带*者发生在K 层) 23.2 95.3 186.9 293.4 24.4 96.5 197.2 303.4 54.3 109.4* 253.3 390.0 64.6 124.3 263.6 400.5 68.9* 134.7 268.2 85.0 136.0 278.5 7-7．对于下列γ 跃迁，已知跃迁类型和始态的能级特性，试求末态的能级特性：（i ） ；(ii)；(iii) ；(iv) ；(v) 。 ?→?+11E ???→?+?322E M ?→?+24E ??→?++211E M ?→ ?+30M 7-8．已知60Co 几乎全部经容许型衰变至?β60Ni 的激发态，而后经级联两次E 2跃迁至基态，试画出衰变纲图，并求图中各能级的自旋和宇称。 166
e川丈普 毕业论文（设计） 题目 _________________________________________ 学院 ___________________ 学院_________________ 专业 _________________________________________ 学生姓名 ______________________________________ 学号 _____________________ 年级__________ 级 指导教师 ______________________________________ 一教务处制表一 二?一五年九月?二十日
、论文说明 本团队专注于原创毕业论文写作与辅导服务，擅长案例分析、编程仿真、图表绘制、理论分析等，论文写作300起，所有定制的文档均享受免费论文修改服务，具体价格信息联系二応⑺，同时也提供对应的论文答辩辅导。 二、论文参考题目 粒子物理与原子核物理硕士毕业论文 金属纳米粒子的合成及有序组装体的拉曼光谱研究 粒子群优化算法的改进及其在管道保温优化设计中的应用 金、银纳米粒子的表面增强光谱研究 水相体系中半导体复合纳米粒子的研究 多粒子量子态的隐形传态和量子热纠缠 有序金属纳米粒子阵列制备及其表面增强拉曼散射效应研究 蚁群一一粒子群优化算法混合求解TSP问题 粒子群优化算法及其在图像检索中相关反馈上的应用 改进的粒子群算法及其在离散问题中的应用 n -切族发光纳米粒子的合成，表征及应用 纳米粒子尺寸效应 处理丙烯腈尾气用负载型超微粒子催化剂性能的优化 粒子群优化算法及其在SAT问题和多目标规划问题上的应用 粒子在双涡旋光束中的受力特性研究 液氮中电孤加热合成TiN纳米粒子 基于粒子群优化算法的研究 粒子分离器粒子轨迹数值模拟方法的研究 微波法制备纳米粒子的实验研究 无机纳米粒子/水性树脂复合物的研制与应用 半导体纳米粒子对生物小肽的标记及其在生物体内代谢的初步分析 1~(125)放射性粒子对家兔颌骨放射性损伤的实验研究 MAYA&子及流体特效处理
第二章 粒子束与物质相互作用和粒子的探测 前一章描述粒子束，其中有光子束、电子束，μ子束和各种介子束。还有质子，α粒子和各种被加速的重离子束。人们利用各种粒子束做为研究亚原子的探针，它们和亚原子粒子碰撞，形成末态的各种粒子携带着亚原子内部结构以及亚原子之间相互作用的信息。为了记录和辨认这些末态粒子，了解它们的行为，必须借助于各种各样的粒子探测器。各种探测器的原理是基于对粒子与物质相互作用产生的各种物理或化学效应的观测。例如带电粒子在感光胶片引起的电离效应，进而导致胶片的“感光”。借助于胶片Becquerel 首先发现了神秘的放射性。随后各种各样的乳胶片成为亚原子物理实验中的一种重要的探测器。带电粒子使验电器箔电极附近空气电离导致验电器的充电。M.Curie 借助于象限静电计发现了比铀具有更强放射性的钋和镭。本章首先介绍各种粒子束与物质相互作用，在这基础上介绍一些重要的粒子探测器和探测器谱仪。 §2.1 粒子与物质相互作用 2.1.1 带电粒子的比电离损失 电荷为ze ，质量为M 的粒子以速度V 通过介质),(A Z (分别为介质原子的原子序数和质量数)。粒子与介质中的电子(每克物质含的电子数为A ZN avo )发生库仑碰撞，并将部分动能传递给核外电子，介质原子被电离或者激发。入射的带电粒子损失部分能量。 1． 重带电粒子(质量比电子质量大得多的带电粒子)的比电离损失 用经典方法或者量子力学方法可以求得，重带电粒子穿过厚度为dx 的介质层，与介质原子电子的碰撞所丢失的能量可以用Bethe-Bloch 公式来描述： ????????????????=?22ln 21122max 22222δβγββI T c m A Z kz dx dE e (2.1) )/(/2cm g MeV dx dE ?称为带电粒子的比电离损失(粒子在单位质量厚度的介质中损失的能量)其前面的负号表示粒子的能量不断减小。224c m r N k e e avo π=，是由普适常数阿佛加德罗常数avo N ，电子的经典半径e r ，电子的质量e m 组成，其数值 )(30705.02cm mol MeV k ??=；V c β=是入射带电粒子的相对论速度，
第24章 核物理与粒子物理﹡ 思考题 24-1 原子核的体积与质量数之间有何关系，该关系说明了什么？ 答：原子核的体积与质量数的关系为 33044 ππ33 V R R A A = ≈∝ 上式表明，每个核子所占的体积近似地为一常数． 24-2 为什么各种核的密度都大致相等？ 答：根据 -273173134 -153 3 4 33 (1.6610)kg/m 2310kg/m ππ(1.210) m A .R A ρ?==≈??，可知各种原子 核的密度是相同的，其数值相当大，13 cm 的质量可达2.3亿吨． 24-3 为什么核的由核子间强相互作用决定的结合能和核子数成正比？ 答：核的结合能和其中核子数成正比就是说核的平均结合能大致相等．这一事实是强力的短程性的直接后果．由于一个核子只和与它紧靠的其他核子有相互作用，而在A>20时核内和一个核紧靠的粒子数也基本不变了，所以每一个粒子的结合能也就基本不变了．这就导致了核的结合能和其中的核子数成正比的结果． 24-4 γβα、、三种放射线的本质是什么？与物质作用效果有何区别？ 答：α射线是α粒子流、β射线是电子流、γ射线是光子流．在这三种射线中，α射线的电离作用大，贯穿本领小；γ射线的电离作用小，贯穿本领大；β射线的电离作用和贯穿本领均介于α射线和γ射线之间． 24-5 同位素的原子核组成上有什么相同点与不同点？放射性同位素有哪些方面的应用？ 答：同位素具有相同的质子数和不同的中子数，如碳的同位素有86C ，96C ，…126C ，13 6C ，146 C ，…206C 等，这导致物理性质的不同．它们均满足：质量数=质子数+重子数．放射性同 位素一是应用它的射线（其中γ射线在物理、生物、医学等学科已经得到广泛地应用）；二是应用它作为示踪原子． 24-6 什么是半衰期，其长短由什么决定？如何计算衰变后剩余的原子核数？
112 习 题 5-1．实验测得210Po 的α 粒子能量为5301 keV ，试求其衰变能。 5-2．利用核素质量，计算226Ra 的α 衰变能和α 粒子的动能。 5-3．Bi 衰变至T1，有两组α 粒子，其能量分别为E （α83211812070）＝6621 keV ，E （α1） =6274 keV 。前者相应为母核基态衰变至子核基态；后者相应为母核基态衰变至子核的激 发态。试求子核 T1激发态的能量，并画出此衰变纲图。 81207 5-4． Po α 衰变至Pb ，已知α 粒子的动能E 8421882214k 为5.988 MeV ，试计算反冲核Pb 82214 的动能，并求出α 衰变能E d 。 5-5．一块重为半公斤的核燃料纯239Pu ，试计算这块核燃料存放时由于α 衰变放出的 功率为多少瓦（W ）？ 5-6．试计算α 粒子对于Ne ，Sn ，U 的库仑势垒，设r 102050112922380＝1.45fm 。 5-7．已知ThC ′（Po ）对于基本α 粒子组（E 212 840＝8.785 MeV ）的半衰期为3×10-7s ， 试计算激发核ThC ′对于发射长射程α 粒子（E 3＝10.55 MeV ）的平均寿命，在计算时假定α 粒子碰撞势垒的次数，在激发核内和在非激发核内都是相同的。 5-8．试计算：（i ）223Ra 发射14C 的动能E k 和库仑势垒V C ； （ii ）53m Co 发射质子的动能E k 和库仑势垒V C 。 5-9．利用结合能的半经验公式，推导出原子核发射质子的衰变能随Z ，A 变化的关系式。 5-10．为什么能量低于2MeV 和高于9MeV 的α 放射性很少见？ 5-11．为什么基态偶偶核α 衰变时能量最大的α 粒子强度最大？而奇A 核的就不一定？ 5-12．有没有α 稳定线？为什么？ 112
华中科技大学物理学院 应用物理学专业本科培养计划 Undergraduate Program for Specialty in Applied Physics 一、培养目标 Ⅰ．Educational Objectives 本专业下设理论物理、凝聚态与材料物理、光学、精密测量物理、无线电物理和原子核物理与粒子物理等方向，培养具有宽广而坚实的数理理论基础和熟练科学实验技能，并具有较强的工作适应能力的复合型、创新型人才，既可在物理学、材料学、光电子、信息技术、生物物理、环境和能源等相关专业攻读研究生，也可以从事相关领域高科技开发及科学管理工作。 This program includes various concentrations, including Theoretical Physics, Plasma Physics，Condensed Matter and Material Physics, Optic, Precision Measurement Physics, Radiowave Physics, Nuclear Physics and Particle Physcis. It aims to cultivate talents with broadly and basically theoretical and experimental skills in modern applied physics. The graduates can continue further study in fields of Physics, Material Science, Opto-Electronics, Information technology, Biophysics, Environments and Energy. They are also able to pursue a career of R&D or management in related high-tech industry. 二、基本规格要求 Ⅱ．Skills Profile 1. 系统地、较好地掌握本专业所需的物理基础理论及物理学的基本实验方法和技能； 2. 掌握本专业必需的数学基础，并具备较高的外语水平和初步运用计算机的能力； 3. 掌握一定的专业物理知识，并进行研究性和应用性的基础训练，具有创新思维能力及解决问题的初步能力。 1. Learn systematically fundamental theories in physics; 2. Learn compulsory Mathematical skills, communication skill in English and computer skills; 3. Learn knowledge in speciality in Physics through basic trainings of research and practical applications, in order to build up a basic ability of creative thinking and problem-solving. 三、培养特色 Ⅲ．Program Features 数理基础扎实，外语及数值计算基础好，适应面宽，能进行多学科结合，开展多方面的工作。 By setting solid foundations in physics and mathematics, and good skills in English and computating, graduate students in this program are able to involve in work in multi-discipline fields. 四、主干学科 Ⅳ．Major Disciplines 理论物理Theoretical Physics、光学 Optics、凝聚态与材料物理Condensed Matter and Material Physics、天体物理Astrophysics、核物理与粒子物理Nuclear Physics & Particle Physics、精密测量物理Precision Measurement Physics 五、学制与学位 Ⅴ．Length of Schooling and Degree 学制：四年
226 习 题 9-1．试求的反应能Q 和阈能E Be n)Li(p,7473th 。 9-2．试求中子与16O ，17O 核作用时发生（n ，2n ）反应的阈能E 1和E 2，并解释两个阈能值的巨大差别。 9-3．用能量为1.51MeV 的氘引起反应11B （d ，α ）9Be 中，在θ=°90方向测得α 粒子能量为6.37MeV ，试求反应能Q 。 9-4．210Po 的α 粒子（）在MeV 3.5=αE 9Be 靶上可以产生（α，n ）反应，试求出射___________________________ ① C.H. Dasso and A. Vitturi ．Phys. Rev. C50(1994)R12 ② M.S. Hussein et al ．Phys. Rev. C46(1992)377 角θ=°90时的中子能量E n 。 9-5．反应10B （n ，α）7Li 用来记录慢中子，试求α 粒子的动能E α 和反冲核的动能E R 。 9-6．引起反应7Li （p ，α ）4He 的质子能量为1MeV 时，如果两个α 粒子相对于入射质子方向对称飞开，试求每一α 粒子的动能E α 和出射角θ 。 9-7．试求镭一铍中子源的最大中子能量E m 。已知镭源的α 粒子的最大能量为7.69MeV 。 9-8．快中子照射铝靶时，能发生反应27Al(n ，p)27Mg ，Al min 46.9Mg 272127→=? T β。已 知铝靶面积为2×5cm 2，厚为1cm ，靶面垂直于中子束，铝靶经通量密度为107cm -2?s -1的快中子长期照射后，经过20.4min ，还有4.18×102Bq 的放射性，试求该反应的截面σ 。 9-9．用20μA 的3.5MeV 的质子束轰击厚为50mg ?cm -2的7Li 靶，通过7Li （p ，n ）7Be 反应产生放射性核素7Be 。设反应截面为300mb ，试求轰击2h 后的放射性活度A 。 9-10．厚为0.02cm 的金箔被通量密度为1012cm -2?s -1的热中子照射5min ，通过197Au （n ，γ ）198Au 反应生成198Au 。已知反应截面为98.7b ，金的密度为19.3g ?cm -3，试求每平方厘米产生198Au 放射性活度A 。 9-11．用14MeV 的氘核轰击磷粉靶，由于（d ，p ）反应产生放射性磷。当用25μA 的氘束照射2h 后，磷的β 放射性为5.44×108Bq ，试求此反应产额Y 。 9-12．试求氘核俘获动能为1MeV 的质子所形成的3He 核的激发能。 9-13．试估算能量为15MeV 的中子与184W 核作用时，复合核的形成截面约为几何截面的几倍？ 9-14．能量E n ＝1.44eV 的中子与115In 核作用发生共振，其截面为 2.7×l0-20cm 2。已知 (eV)10(eV)n 3n E Γ?=和n ΓΓ>>γ。试求复合核116In 的平均寿命τ 。 9-15．质子轰击7Li 靶，当质子能量为0.44，1.05，2.22和3.0MeV 时，观察到共振。已知质子和7Li 核的结合能为17.21MeV ，试求所形成的复合核能级的激发能。 9-16．对于反应10B ＋d → 8Be ＋α＋17.8MeV ，当氘束能量为0.6MeV 时，在θ＝90°方向上观察到四种能量的α 粒于：12.2，10.2，9.0，7.5MeV ，试求8Be 的激发能。
粒子物理与原子核物理专业 攻读硕士学位研究生培养方案 一、培养目标 本专业培养德、智、体全面发展人才的，要求学生树立正确的世界观、人生观和价值观，遵纪守法，具有较强的事业心和责任感，具有良好的道德品质和学术修养，愿为社会主义现代化建设事业服务。具有严谨的学习态度，坚实的理论基础和系统的专业知识，在应用物理、材料科学和计算机技术等方面，有一定的独立工作能力，熟练掌握一门外国语，能够从事教学、科研、开发应用和主持专门技术工作的能力，身心健康 二、研究方向 1．粒子物理 2．正电子物理与正电子谱学 3．新型正电子束及正电子能量转换的基础研究 4．离子束与材料表面改性 5．核技术在材料科学中的应用 三、学习年限 硕士研究生实行以两年制为基础的弹性学制，学习年限为2～4年。 四、课程设置（见附表）与学分 1．以科学研究为主的学生，总数不少于28学分，其中：马克思主义理论课4学分，第一外国语2学分；学科通开课不少于8学分；方法论课程1门，研究方向必修课不少于4学分，其余为选修课学分。 2．以课程学习为主的学生，应修满总学分不少于40学分，其中学科通开课不少于10学分；专业方向必修课不少于10学分，选修课不少于15学分 五、科学实践与学位论文 1．以科学研究为主的学生，从第一学期开始与导师共同商定学习计划和论文题目，在导师的指导下有计划地进行理论课程学习、阅读文献和必要的调查研究等，并向课题组或教
研室作开题报告，经过讨论，认为选题合适，在理论或应用上具有一定意义，且实验方案合理，路线切实可行，方能正式开展科学实验，在导师指导下独立完成研究项目，取得成果。 在学习期间必须至少有一篇学术论文以第一作者在公开出版的学术刊物上发表，或用英文写一篇全文论文，并在国际会议的论文集上发表，方才获得答辩资格。最后在导师的指导下撰写出学位论文，通过答辩后，授予理学硕士学位。 2．以课程学习为主的学生，第一、二、三学期完成课程学习，学习成绩必须达到“B”以上。第三学期末或第四学期初，与导师共同商定论文题目，通过系统阅读文献和必要的调查研究，在导师指导下独立撰写学位论文，论文形式可以是综述性论文、调查报告、工程设计、技术发明等。通过答辩后，授予理学硕士学位。 六、其他学习项目安排 1．每个研究生都要参加一定的助教或助研工作，由指导教师根据具体情况安排。 2．根据需要，经导师同意，鼓励研究生参加学术讲座，学术会议，调查研究，收集资料或去外单位进行论文的部分工作。 3．为了扩大知识面，活跃学术思想，培养独立工作能力，研究生必须经常听学术报告，撰写读书报告和研究报告，作学术报告，参加学术讨论。 4．以科学研究为主的学生，在学习期间必须至少有一篇学术论文以第一作者在公开出版的学术刊物上发表，或用英文写一篇全文论文，并在国际会议的论文集上发表。 5．以课程学习为主的学生，不要求发表论文，但是课程学习成绩必须在“B”以上。 七、培养方式 采取分类培养形式，即：以科学研究为主和以课程学习为主两种形式。 １．以科学研究为主的学生，可以通过双向选择的方式，在入学时选定指导教师。采取系统的理论学习与科学研究实践相结合，导师个别指导与集体培养相结合的方法。鼓励研究生在学术上大胆创新，积极进取，充分发挥研究生的积极性和主动性。导师必须全面关心研究生的政治思想、道德品质、业务学习以及身体健康。研究生必须遵守规章制度，参加各项政治活动、集体活动、公益劳动及体育锻炼。 2．以课程学习为主的学生，在第一、二、三学期课程学习阶段不安排导师，有学科负责人总体负责学生的选课和学习指导。第三学期末或第四学期初，通过双向选择的方式，学生选定指导教师，并在导师的指导下独立完成学位论文的撰写。