Деякі невирішені задачі сучасної фізики ядра, елементарних частинок і високих енергій

 Анотація навчальної дисципліни

Мета вивчення дисципліни:
Навчальна дисципліна «Деякі невирішені задачі сучасної фізики ядра, елементарних частинок і високих енергій» має на меті надати майбутнім докторам філософії цілісне уявлення про сучасний стан досліджень у фізиці ядра, елементарних частинок, високих енергій та споріднених областях, та ознайомити з методикою і технікою проведення експериментів на рівні останніх світових досягнень. 

Практичне значення та використання отриманих знань:
Розуміння теоретичних та практичних проблем, історії розвитку та сучасного стану наукових знань у галузі фізики ядра, елементарних частинок та високих енергій, розуміння поглибленого рівня у фізиці ядра, елементарних частинок і високих енергій та споріднених областях знань, побудова феноменологічних моделей і дослідження їх для отримання нових висновків. 

 Програмні результати навчання

ПРН1. Мати сучасні концептуальні та методологічні знання з фізики та/або астрономії та дотичних до них міждисциплінарних напрямів, а також необхідні навички, достатні для проведення фундаментальних і прикладних наукових досліджень з метою отримання нових знань та/або здійснення розробок та інновацій.
ПРН2. Аналізувати та оцінювати стан і перспективи розвитку фізики та/або астрономії, а також дотичних міждисциплінарних напрямів.
ПРН3. Вільно презентувати та обговорювати державною мовою, а також англійською мовою чи одною з офіційних мов Європейського Союзу, результати наукових досліджень, фундаментальні та прикладні проблеми фізики та/або астрономії, публікувати результати наукових досліджень у наукових виданнях, що індексуються у базах Scopus та WoS Core Collection.
ПРН4. Формулювати і перевіряти гіпотези; використовувати для обґрунтування висновків належні докази, зокрема, результати теоретичних і експериментальних досліджень, математичного моделювання, комп’ютерного експерименту, а також наявні літературні дані.
ПРН5. Розробляти моделі процесів і систем у фізиці та/або астрономії та дотичних міждисциплінарних напрямах, використовувати їх у науково-дослідницькій діяльності для отримання нових знань та/або створення розробок та інноваційних продуктів. 
ПРН7. Застосовувати сучасні інструменти і технології пошуку, оброблення та аналізу інформації, зокрема, статистичні методи аналізу даних великого обсягу та/або складної структури, спеціалізовані бази даних та інформаційні системи.

Тематика та види навчальних занять

Для очної (денної), заочної форми здобуття освіти

Лекційні заняття
Лекція 1. «Проблема 1: Радіоактивність та ядерна стабільність».
Лекція 2. «Проблема 2: Кварки і розсіяння».
Лекція 3. «Проблема 3: Релятивістське розсіяння».
Лекція 4. «Проблема 4: Стандартна модель».
Лекція 5. «Проблема 5: Енергія, генерація, зірки».
Лекція 6. «Стандартна модель».
Лекція 7. «Спостережуване відхилення від СМ: осциляції нейтрино».
Лекція 8. «Вказівка на нову фізику з астрофізики і космології».

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Стохастична ядерна динаміка».
Мета заняття: продемонструвати принципову можливість спостереження стохастичного резонансу в ядерній динаміці, використовуючи як конкретний приклад процес індукованого поділу ядра. Зокрема, показати, що дисперсія, яка характеризує пік на початку зіткнення, в деякому випадку може значною мірою відрізнятися від ансамблю усередненого значення.
Практичне заняття №2. «Ядерна дисипативна динаміка».
Мета заняття: розглянути опис процесу нерівноважної ситуації при дисипації і термалізації, використовуючи часовий шлях Келдиша. Вивчити і використати рівняння, що розглядаються в лекції, для наступного виведення рівнянь Больцмана-Ланжевена.
Практичне заняття №3. «Закони, що керують Всесвітом».
Мета заняття: розглянути кут Кабіббо з тієї ж позиції, що і кут Вайнберга, і показати, що буде потрібен вихід за рамки нинішньої Стандартної моделі фізики елементарних частинок. Показати, звідки і як з'являється сила відштовхування (негативний тиск) в інфляції. Вивчити ядерні реакції, що зумовлюють утворення аксіонів, які, з одного боку, набувають маси в результаті дії механізму Хігса, а з іншої, проявляють єдність темної і баріонної матерій.
Практичне заняття №4. «Закони, що керують Всесвітом, ч.2».
Мета заняття: показати, що теоретичні результати, пов'язані з теорією струн, описують деякі особливості ефекту Нернста у високотемпературному надпровіднику, де в перехресному потоці тепла і заряду струмів у присутності магнітного поля утворюються в майже квантовій критичній матерії двовимірна система купрату. Іншими словами, розглянуті теоретичні результати показують, що надпровідність і кварк-глюонна плазма є матеріалом мріянь фізиків.
Практичне заняття №5. «Експериментальні натяки на енергію симетрії високої щільності».
Мета заняття: проаналізувати дані експериментальних вимірів пучка Au+Au при енергії 400 МеВ/нуклон, які при зондуванні енергії ядерної симетрії (при важких іонах в зіткненні) можуть грати вирішальну роль в ядерній фізиці та астрофізиці. Показати, що надважкі ядра або загальні ядра з енергією збудження теоретично (на основі транспортної ядерної моделі) можуть мати внутрішні порожнисті ядра, а з іншого боку, можливо оцінити розміри внутрішніх порожнин, які в цих речовинах експериментально залежать від кількості заряду ядерної матерії. При цьому існування порожнистої ядерної матерії може мати багато наслідків в ядерній фізиці або астрофізиці, наприклад, для нейтронних зірок.
Практичне заняття №6. «Дослідження фундаментальних взаємодій».
Мета заняття: з’ясувати, чому фотони неможливо прискорити звичайними способами. Показати, що фотони високої енергії утворюються при комптонівському розсіянні лазерного світла на пучку електронів. Розширити і поглибити знання про методи детектування анізотропії і поляризації реліктового випромінювання. Зрозуміти, що відомі спостереження, які показують високу міру ізотропії на усіх кутових масштабах, проявляють повні наслідки інфляційної стадії розвитку нашого Всесвіту.
Практичне заняття №7. «Сонце та його планети як детектори для невидимої матерії».
Мета заняття: розрахувати нерелятивістську швидкість кандидатів на роль темної матерії і показати, що гравітаційне лінзування сонячних планет стає ефективним. Показати, що гравітаційне лінзування невидимого стримінгу речовини до Сонця з певною швидкістю протягом 10-4 — 10-3 с може бути поясненням загадкових сонячних спалахів і нез'ясовного сонячного УФ-випромінювання.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно з встановленим розкладом.

Індивідуальна робота

Не передбачена.

 Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для очної (денної), заочної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у контрольних опитуваннях на практичних заняттях (оцінюється максимум у 40 балів), практичні завдання № 1-6 оцінюються максимально у 5 балів кожне, а завдання № 7 оцінюються у 10 балів. Також поточний контроль полягає у виконанні двох модульних контрольних робіт (кожна оцінюється в 30 балів). Модульна контрольна робота виконується у письмовій формі та складається з 2 частин:
1) відповіді на питання,  що охоплює одну з тем лекційного курсу (15 балів)
2) розв’язку задачі з курсу практичних занять (15 балів).

Підсумковий контроль – екзамен. Екзаменаційний білет складається з трьох питань. Два з них стосуються лекційного курсу і формуються таким чином. щоб вони охоплювали декілька взаємопов'язаних частин цього курсу. Кожне питання оцінюються в 30 балів. Третє питання передбачає розв’язок задачі, пов’язаної з курсом практичних занять і оцінюється в 40 балів. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.