Теорія та експерименти ядерної астрофізики

Мета дисципліни: Познайомити здобувачів з деякими проблемами еволюції Всесвіту, нуклеосинтезу і космохронології з точки зору фізики ядра та елементарних частинок, провести порівняння процесів, які мають місце у Всесвіті, з механізмами утворення і розпаду ядер, а також їх взаємодії при високих енергіях, навести приклади внеску ядерної фізики в розробку астрофізичних і космологічних теорій: модель розширного Всесвіту, еволюції зірок і розповсюдженості елементів, а також властивостей різних зірок і космічних об’єктів: нейтронних зірок, чорних дірок, білих карликів, пульсарів тощо.
Задачі дисципліни:
надати знань з ядерної фізики Всесвіту;
ознайомити з основними досягненнями і напрямками досліджень в ядерній астрофізиці;
навчити будувати феноменологічні моделі фізики частинок в астрофізиці та космології, досліджувати їх для отримання нових висновків та поглиблення розуміння Всесвіту.
 
Основні результати навчання
 
РН02.    Формулювати і перевіряти гіпотези; використовувати для обґрунтування висновків належні докази, зокрема, результати теоретичного аналізу, експериментальних досліджень і математичного та/або комп’ютерного моделювання, наявні літературні дані.
РН05.    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.
РН07.    Глибоко розуміти загальні принципи та методи природничих наук, а також методологію наукових досліджень, уміти застосувати їх у власних дослідженнях у сфері фізики (астрономії) та у викладацькій практиці.
РН12.    Визначати і формулювати проблеми, які стосуються ролі ядерних взаємодій в астрофізичних явищах і космології.
 
 
Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
 
Л – лекційні заняття; ПЗ – практичні заняття; СРЗ – самостійна робота здобувача вищої освіти; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.
 
 
Тематика та види навчальних занять
 
1 тиждень
Л1. Великий вибух, кварк-глюонна плазма і походження елементів.
ПЗ1. Методи визначення енергетичних спектрів реакторних антинейтрино.
СРЗ. К.
 
2 тиждень
Л2. Вивчення ядерних реакцій зірок в лабораторії.
СРЗ. К.
 
3 тиждень
Л3. Проблема сонячного нейтрино.
ПЗ2. Спектр геоантинейтрино і повільне ядерне горіння на межі рідкої і твердої фаз ядра Землі.
СРЗ. К.
 
4 тиждень
Л4. Механізм народження наднової зірки.
СРЗ. К.
 
5 тиждень
Л5. Фізика нейтронних зірок.
ПЗ3. Осциляції сонячних нейтрино.
СРЗ. К.
 
6 тиждень
Л6. Фізика білих карликів.
СРЗ. К.
 
7 тиждень
Л7. Варіації фундаментальних констант і зоряної еволюції.
ПЗ4. Механізм аксіонів.
СРЗ. К. МКР1.
 
8 тиждень
Л8. Ядерна астрофізика і властивості частинок темної матерії.
СРЗ. К.
 
9 тиждень
Л9. Невирішені проблеми стандартної моделі фізики елементарних частинок.
ПЗ5. Білі карлики.
СРЗ. К.
 
10 тиждень
Л10. Механізм і пряме вимірювання аксіонів.
СРЗ. К.
 
11 тиждень
Л11. Механізм і непряме вимірювання стерильних нейтрино.
ПЗ6. Зіткнення темної матерії з живими організмами.
СРЗ. К.
 
12 тиждень
Л12. Механізм генерації і вимірювання WIMPs (слабковзаємодійних масивних частинок).
СРЗ. К.
 
13 тиждень
Л13. Формування і спільна еволюція Галактики та її центральної чорної діри.
ПЗ7. Нуклеосинтез у сучасну епоху.
СРЗ. К.
 
14 тиждень
Л14. «Зважування» невидимої матерії в центрі галактики Чумацького Шляху.
СРЗ. К.
 
15 тиждень
Л15. Центр Галактики як лабораторія для активних галактичних ядер.
ПЗ15. Вихід енергії з чорної діри.
СРЗ. К. МКР2.
 
Самостійна робота
 
Самостійна робота складає 74 години. Розподіл часу самостійної роботи за видами навчальних робіт:
підготовка до лекційних занять – 32 годин;
підготовка до практичних занять та контрольних робіт – разом 44 годин.
 
 
Процедура оцінювання
 
Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є накопичувальною. Дисципліна поділяється на два семестрові модулі. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних та практичних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи.
 
Модульні контрольні роботи №1 та №2 виконуються у письмовій формі. Модульна робота складається з теоретичних питань (3 запитання) та практичних завдань (1 завдання). Відповідь на кожне питання оцінюється максимум 5 балами.
 
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів:
 
Семестровий модуль № 1
 
Опитування під час практичних занять – 30 балів (2-7 тижні).
МК1. Модульна контрольна робота – 20 балів (7 тиждень). Перескладання можливе протягом 8–10 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2
 
Опитування під час практичних занять – 30 балів (8-15 тижні).
МК2. Модульна контрольна робота – 20 балів (15 тиждень).
 
Максимальна оцінка за повний обсяг виконаних навчальних елементів дисципліни – 100 балів.
 
Підсумковим контролем з дисципліни є усний екзамен. Білет складається з теоретичної частини (3 запитання) та практичної частини (2 завдання). Максимальна оцінка за правильні відповіді на теоретичне питання становить 20 балів, максимальна оцінка за правильно виконане практичне завдання становить 20 балів. Сумарно всі завдання екзаменаційного білету оцінюються максимум у 100 балів.
 
 
Умови допуску до підсумкового контролю
 
До екзамену допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали не менш як 60% усіх видів навчальних елементів навчальної дисципліни.

Екзамен відбувається за всіма тематичними (змістовими) модулями дисципліни.

Складання/перескладання екзаменів організується за розкладом, встановленим деканатом.
 
 
Політика освітнього процесу
 
Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.
 
Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.
 
Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0».
 
Складання/перескладання екзаменів – за встановленим деканатом розкладом.
 
Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.