Kärnfysik, 7,5 hp

Innehåll

Kursens behandlar atomkärnan och de krafter som verkar i kärnan. Vidare diskuteras kvantteoretiska metoder för olika typer av radioaktivt sönderfall. Olika acceleratorer relevanta för kärnstudier behandlas i kursen. Kursen tar upp energiutvinning via fission.

Kursen omfattar följande:
Tvärsnitt inom kärnfysiken. Fermis Gyllene Regel. Kärnmodeller, klassiska och kvantmekaniska metoder för bestämning av kärnradien samt kärnans laddnings- och materiefördelning. Kärnkrafternas räckvidd, kärnans bindningsenergi samt separationsenergier för neutroner och protoner.
Vidare omfattar kursen olika typer av sönderfall, seriesönderfall och de ekvationer som beskriver dessa. Sönderfallstyper som behandlas är beta-minus, beta-plus, alfa, elektroninfångning, konversionselektroner, gammaemission, proton och neutron emission. Beta-,  alfa- och gammasönderfall behandlas kvantmekaniskt. Produktion av radionuklider, bromsstrålning, karakteristiska fotoner och Auger elektroner ingår också. Kursen ger också en introduktion till icke-förstörande studier av prover genom gammaspektroskopi. Vidare diskuteras fission och energiutvinning genom fission. Olika typer av acceleratorer, relevanta för kärnstudier, studeras inom kursen. I kursen ingår en obligatorisk laborationsdel.

Kursen omfattar tre moment
1. Teoridel, 2.5 hp
2. Räknedel, 2.5 hp
3. Laborationsdel, 2.5 hp

Förväntade studieresultat

Kunskap och förståelse
Redogöra för tvärsnitt och Fermis Gyllene Regel och dess användning inom kärnfysiken.
Självständigt förklara olika modeller för atomkärnan samt förstå deras för- och nackdelar.
Ingående redogöra för följande sönderfall inklusive deras energirelationer: alfa, beta, gamma, elektroninfångning, konversionselektroner samt partikelemission (proton, neutron etc.).
Självständigt beskriva kvantteorin för alfa-, beta- och gammasönderfall.
Redogöra för de olika klassiska och kvantmekaniska termerna som bidrar till kärnans bindningsenergi
Självständigt förklara uppkomsten av karakteristiska fotoner och Auger elektroner.
Redogöra för olika typer av acceleratorer som används inom kärnfysiken. Beskriva hur energi kan utvinnas genom fission.
 
Färdighet och förmåga
Självständigt kunna beräkna Q-värdet, ställa upp kvantmekaniska uttryck för olika typer av sönderfall samt ställa upp och lösa ekvationerna för seriesönderfall.
Ingående behärska sönderfallsdata från tabulerade värden och självständigt analysera och tolka gammaspektra
Självständigt beräkna kärnparametrar, såsom kärnradien, bindingsenergi och separationsenergier.
Beräkna energin som utvinns då en kärna klyvs.
 
Värderingsförmåga och förhållningssätt
Visa förmåga att kommunicera och samarbeta med andra deltagare vid laborationer och liknande gruppmoment.
Reflektera över experimentella och teoretiska resultat och analysera dessa med avseende på rimlighet.

Behörighetskrav

Univ: Minst 90 hp varav Kvantmekanik 6 hp eller Kvantmekanikens grunder 7,5 hp  eller motsvarande.

Undervisningens upplägg

Undervisningen bedrivs i form av föreläsningar, räkneövningar och handledda laborationer. Laborationerna är obligatoriska.

Examination

Moment 1: Teoridel 2,5 hp
Momentet examineras med skriftlig tentamina. Betyget på momentet bedöms med Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

Moment 2: Räknedel 2,5 hp.
Momentet examineras med skriftlig tentamina. Betyget på momentet bedöms med Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5).

Moment 3: Laborationsdel 2,5 hp.
Momentet examineras med skriftliga laborationsrapporter. Betyget på momentet bedöms med Underkänd (U) eller Godkänd (G).

På hela kursen ges något av betygen Underkänd (U), Godkänd (3), Icke utan beröm godkänd (4) eller Med beröm godkänd (5). För att bli godkänd på hela kursen krävs att samtliga prov och obligatoriska moment är godkända. Betyget baseras på det sammanvägda betyget som erhölls på moment 1 och 2 och sätts först när alla obligatoriska moment är godkända.

Student som erhållit godkänt resultat på ett prov får ej genomgå förnyat prov.

För studerande som inte blivit godkänd vid ordinarie provtillfälle anordnas förnyat provtillfälle i enlighet med Umeå universitets Regler för betyg och examination på grund- och avancerad nivå (FS 1.1.2-553-14). Det första omprovet erbjuds senast två månader efter ordinarie provtillfälle. Undantaget de fall då ordinarie prov äger rum i maj eller juni månad, då erbjuds istället ett första omprovstillfälle inom tre månader efter ordinarie provtillfälle. Dessutom erbjuds ytterligare minst ett omprov inom ett år från ordinarie provtillfälle.

I de fall prov inte kan upprepas enligt gällande regler för omprov ska det istället ersättas med annan uppgift. Omfattningen av och innehållet i sådan uppgift ska stå i rimlig proportion till det missade provet.

En student som utan godkänt resultat har genomgått två prov för en kurs eller en del av en kurs, har rätt att få en annan examinator utsedd, om inte särskilda skäl talar emot det (6 kap. 22 §, HF). Begäran om ny examinator ska ställas till prefekten vid institutionen för strålningsvetenskaper.

Övriga föreskrifter

I det fall att kursplan upphör att gälla eller genomgår större förändringar, garanteras studenter minst tre provtillfällen (inklusive ordinarie provtillfälle) enligt föreskrifterna i den kursplan som studenten ursprungligen varit kursregistrerad på under en tid av maximalt två år från det att tidigare kursplan upphört att gälla.