Современные проблемы естествознания
Общий курс
I Раздел. "Синергетика"
- Что такое синергетика?
- Типичные примеры переходов порядок-беспорядок и порядок-порядок в физике, химии, медицине, социологии.
- Математическое описание самоорганизующихся систем. Общий вид уравнений.
- Свойства решений дифференциальных уравнений синергетики. Устойчивый узел. Устойчивый фокус. Предельный цикл. Аттракторы.
- Принцип подчинения и параметр порядка на примере системы дифференциальных уравнений первого порядка.
- Показатели Ляпунова.
- Математическая модель глобальных демографических процессов с учётом пространственного распределения.
Литература
- "Журнал вычислительной математики и математической физики", 1998, т.38 № 6, с. 885-902.
- Г. Хакен. Синергетика: Иерархии неустойчивостей в самооргани-зующихся системах и устройствах. Москва, "Мир", 1985, глава 1, с. 19 73.
- Джеймс Глейк. Хаос: Создание новой науки. Санкт-Петербург. "Амфора", 2001.
II Раздел. Проблемы физики высоких энергий. Новые методы ускорения.
- Стандартная модель. Введение. Сохранение энергии и заряда. Квантовые числа.
- Стандартная модель (продолжение). Цвет, Распад нейтрона. Электрон нейтрино. Электронное число и кроссинг. Первое семейство кварков. Семейства и силы.
- Стандартная модель (продолжение). Частицы со спином . Частицы со спином 1.Силы и взаимодействия.
- Стандартная модель (продолжение). Квалификация взаимодействий. Электромагнитные, слабые, сильные, Хиггсовские и гравитационные взаимодействия. Представление взаимодействий.
- Выход за рамки стандартной модели. Теория струн. Суперсимметрия. Взаимодействия струн. Теория струн и гравитация.
- Современные ускорительные комплексы. Синхротроны. Коллайдеры.
- Принципы работы лазеров. Спонтанное, вынужденное излучение, процесс поглощения. Схемы накачки.
- Свойства лазерных пучков. Монохроматичность. Когерентность. Направленность.
- Ускорение электронов полем мощного лазерного пучка. Лазер на свободных электронах. Обратный лазер на свободных электронах. Принципиальная схема.
- Принципы ускорения электронов полем, возбуждаемым в плазменном канале. Плазменные ускорители.
Литература
- Martinus Veltman. Facts and Mysteries in Elementary Particle Physics. The Standard Model, pp. 35-83 (Ксерокопия. Материал № 1).
- Л. Б. Окунь. Лептоны и кварки. .Изд. Наука 1990 ( стр 243- 266 ).
- О. Звелто. Принципы лазеров. Москва, "Мир", 1984, глава 1, с. 13-25.
- Генераторы когерентного излучения на свободных электронах. Сб. статей под ред. В.П. Попонина и А.А. Рухадзе. Москва, "Мир", 1983. Статья № 1, "Лазер на свободных электронах с точки зрения лазерной физики", с. 7-41.
- Ксерокопия статьи "Плазменные ускорители". Материал № 2.
- Ксерокопия статьи Грядущие революции в фундаментальной физике
III Раздел. Энергетический кризис и безопасная ядерная энергетика
- Рост народонаселения и потребности энергии. Ресурсы ископаемых и возобновляемых источников энергии. Влияние на окружающую среду. Ресурсы и особенности термоядерной энергетики.
- Определение плазмы. Понятие температуры. Дебаевское экранирование. Частота собственных колебаний плазмы. Критерии существования плазмы.
- Баланс энергии в плазме. Критерий Лоусона. Виды плазмы.
- Магнитное удержание высокотемпературной плазмы. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Удержание магнитным полем в пробочной ловушке. Продольный адиабатический инвариант.
- Удержание магнитным полем в тороидальной ловушке. Виды дрейфа частиц, связанного с неоднородностью магнитного поля. Понятие об основных неустойчивостях плазмы.
- Основные стадии разряда плазмы в токaмаке. Математические модели описания поведения плазмы.
- Безопасные АЭС. Перевод АЭС на подкритические реакторы с внешним источником нейтронов. Перспективы и проблемы создания безопасной электроядерной установки с подкритическим реактором, управляемым ускорителем заряженных частиц.
Литература
- Ф. Чен. Введение в физику плазмы. Москва "Мир", 1987, глава 1, с. 12 28, глава 7, с. 218-230.
- Отрывки из лекций об УТС. Ксерокопия. Материал № 3.
- Статьи "Перспективы и проблемы создания малогабаритной энергетической электроядерной установки" (Известия академии наук, серия энергетика,2004). "Энергетический подкритический реактор с подсветкой пучком ускоренных протонов" (Атомная энергия, 1994).
- Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория поля. Москва, "Наука", 1988, 19, 20, 21, 22, с. 76-87.