Ядерная физика

Ядерная физика - раздел физики, посвященный изучению структуры атомного ядра, процессов радиоактивного распада и механизма ядерных реакций. К ядерной физике иногда относят также физику элементарных частиц. Иногда разделами ядерной физики продолжают считать направления исследований, ставшие самостоятельными ветвями техники, например, ускорительную технику, ядерную энергетику. Исторически ядерная физика возникла до установления факта существования атомного ядра, возраст её можно исчислять со времени открытия радиоактивности.


Обычно различают ядерную физику низких, промежуточных и высоких энергий. К ядерной физике низких энергий относят проблемы строения ядра, изучение радиоактивного распада ядер, а также исследования ядерных реакций, вызываемых частицами с энергией до 200 МэВ. Энергии от 200 МэВ до 1 ГэВ называются промежуточными, а свыше 1 ГэВ — высокими. Это разграничение в значительной мере условно и сложилось в соответствии с историей развития ускорительной техники. В современной ядерной физике структуру ядра исследуют с помощью частиц высоких энергий, а фундаментальные свойства элементарных частиц устанавливают в результате исследования радиоактивного распада ядер.


Обширной составной частью ядерной физики низких энергий является нейтронная физика, охватывающая исследования взаимодействий медленных нейтронов с веществом и ядерных реакции под действием нейтронов. Новой областью ядерной физики является изучение ядерных реакций под действием многозарядных ионов. Эти реакции используются как для поиска новых тяжёлых ядер, так и для изучения механизма взаимодействия сложных ядер друг с другом. Отдельное направление ядерной физики — изучение взаимодействия ядер с электронами и фотонами. Все эти разделы ядерной физики тесно переплетаются друг с другом и связаны общими целями.


Арсенал экспериментальных средств разнообразен и технически сложен. Его основу составляют ускорители заряженных частиц (от электронов до миогозарядных ионов), ядернные реакторы, служащие мощными источниками нейтронов, и детекторы частиц. Для современного ядерного эксперимента характерны большие интенсивности потоков ускоренных заряженных частиц или нейтронов, позволяющие исследовать редкие ядерные процессы и явления, и одновременная регистрация нескольких частиц, испускаемых в одном акте ядерного столкновения. Множество данных, получаемых в одном опыте, требует использования ЭВМ, сопрягаемых непосредственно с регистрирующей аппаратурой.


Центральная проблема теоретической ядерной физики — квант, задача о движении многих тел, сильно взаимодействующих друг с другом. Из теории ядра и элементарных частиц возникли и развились новые направления теоретической физики, получившие впоследствии применение в др. областях физики и положившие начало новым математическим исследованиям (напр., обратная задача теории рассеяния и её применения к решению нелинейных уравнений в частных производных и др.). Велико прикладное значение ядерной физики; широки и разнообразны её практические приложения — от ядерного оружия и ядерной энергетики до диагностики и терапии в медицине. Вместе с тем ядерная физика остаётся фундаментальной наукой, от прогресса которой можно ожидать выяснения глубоких свойств строения материи и открытия новых законов природы.