Бесіда з ядерної фізики

УДК637

Міністерство освіти та наук

Фізико математичні науки

Кафедра методики фізики

Драгоманова М.П. педагогічний університет.

Аспірантка

"Сучасні методи навчання ядерної та радіоактивності фізики в школах та вищих навчаль них закладах"

Актуальність та доцільність дослідження. Соціально-економічні перетворення в Україні зумовлюють необхідність реформування всіх галузей освіти, що ставить перед вищою педагогічною школою нові завдання підвищення ефективності і результативності теоретичної підготовки майбутніх спеціалістів як основи їх професійної компетентності. Серед пріоритетних напрямків реформування вищої педагогічної школи важливе місце посідають питання оновлення змісту базової методичної підготовки; впровадження ефективних інноваційних технологій; створення нової системи методичного та інформаційного забезпечення вищої школи. Реалізація цих планів вимагає глибокого реформування змісту, форм, методів підготовки спеціалістів. Особливого значення для підвищення наукового рівня підготовки майбутнього спеціаліста набуває фундаменталізація освіти у вищих навчальних закладах.

Фундаментальна теоретична і практична підготовка значно розширює професійний кругозір спеціаліста, зокрема майбутнього вчителя-предметника, дозволяє цілісно бачити будь-яку навчальну чи наукову проблему, знаходити її оптимальне рішення. Ґрунтовні знання з теорії і методики навчання допомагають майбутньому спеціалістові осмислювати сутність психолого-педагогічних явищ і закономірностей формування особистості; визначати стратегію й тактику практичних дій при розв’язанні дидактичних завдань; переводити теоретичні ідеї у площину практичних дій; озброюють ефективними  способами самопідготовки та самоконтролю.

Крім того, багатовимірне бачення сучасного навчально-виховного процесу, основою якого є глибоке володіння педагогічними теоретичними знаннями сприяє усвідомленню перспективних тенденцій та завдань сучасної вищої школи та педагогічної науки загалом; допомагає орієнтуватися у нових концепціях, ідеях, технологіях; озброює викладача системою науково-методичних та дослідницьких методів аналітико-синтетичної діяльності; забезпечує ефективність проектування цілей, форм і методів навчально-виховного процесу та педагогічної діяльності викладача; дозволяє моделювати дидактичні ситуації та аналізувати шляхи їх розв’язання.

Існуюча до цього часу у вищих навчальних закладах та в Загальноосвітніх школах профільного типу  освіти традиційна система навчання характеризується вербальністю, стереотипністю, знеособленістю вивчення  ядерної фізики ,атомної фізики з частинками астрономії, що викликає ряд суперечностей, зокрема:

•  між зростаючими потребами сучасної загальноосвітньої школи у професійній компетентності вчителя ,викладача і дослідника та якістю його фахової підготовки;

•  між посиленням інтелектуалізації праці викладача та недостатнім рівнем його науково-методичної підготовки;

•   між соціальним замовленням щодо професійної підготовки вчителя та рівнем сформованості у нього базових фізичних і методичних знань.

Методика навчання ядерної ,атомної фізики у вищій педагогічній школі ,як наукова дисципліна знаходиться в стадії становлення і формування її теоретичних і методологічних основ. Деякі проблеми вивчення фізики у вищих навчальних закладах знайшли відображення в докторських дисертаціях  Г.Ф. Бушка, О.М. Малініна,  В.В. Сагарди, Б.А. Суся та інших, у кандидатських дисертаціях А.Б. Жмот Яка,  Є.С. Клоса,  Л.Л. Коношевського, Л.В. Медведєвої, Б.Н. Мухаметової, В.П. Сергієнка, Л.Г. Сергієнко та інших. Ряд загальних положень дидактики і методики вивчення фізики у вищій школі розроблено в дослідженнях О.І. Бугайова, Г.Ф. Бушка, Б.С. Колупаєва, С.У. Гончаренка, В.М. Зіміна, О.М. Мелешин, І.К. Зотової, Г.Й. Кару, П.В. Дмитренка і Ю.А. Пасічника, А.М. Сохора, В.І. Сумського, І.І. Тичини, М.І. Шута та інших, які можуть бути трансформовані на фізичні спеціальності при відповідному врахуванні специфіки їх реалізації у нових умовах модернізації вищої педагогічної освіти, що може слугувати спеціальним предметом дослідження встановлені своїх наукових теоріях

1.Перша теорія  вивчення синхронізації в ядерній фізиці,атомно- молекулярний.

Радіоактивність ,синтез  та розпад урана.

2.Другий потік енергії плазма.

3.Третій теорія всього ,Всесвіту. Галактичний потік енергії. Нова хвиля .міжгалактичний простір.

4.Теорія ядерний синтез".формула тяги ."

5 теорія майбутнього Всесвіту.

6. Теорія ядерного реактора, радіоактивність.

Слід відзначити, що методика навчання фізики у вищій школі розвивається досить інтенсивно в останнє десятиріччя. Проте залишається цілий ряд проблем, котрі або зовсім не розв’язувались, або не знайшли повного вирішення, зокрема: проблема діагностики якості підготовки спеціалістів у вищій школі;  фундаменталізація освіти у вищих навчальних педагогічних закладах; модернізація освіти у вищих педагогічних навчальних закладах на основі діяльнісного підходу до навчання; розробка основних шляхів, принципів, чинників, показників і критеріїв інтенсифікації навчання студентів на засадах нових інформаційних технологій; визначення місця акмеологічної технології професійного навчання, дистанційної технології у підготовці спеціалістів.

Вирішити завдання про пов'язаних станах ядер 6He і 8He, що мають великий надлишок нейтронів, а також ядер 6Li, 9Be, 10B.

 Вирішити завдання безперервного спектра для станів ядер 6He, 6Be, 5H, 9Be і 9B, що лежать в трехкластерном континуумі, і проаналізувати отримані теоретичні результати.

Сформулювати, в рамках запропонованого підходу, комбіновану модель, що дозволяє розглядати ядерні реакції, що мають двочасткові вхідний і трехчастічний вихідний канал, і розглянути при допомоги цій моделі реакції термоядерного синтезу 3H (3H, 2n) 4He і 3He (3He, 2p) 4He. 6. В рамках трехкластерной мікроскопічної моделі, що дозволяє враховувати поляризацію бінарних підсистем, розглянути стану безперервного і дискретного спектра ядра 7Li, реакцію 6Li (n, 3H) 4He, а також реакції радіаційного захоплення 3He (α, γ) 7Be, 3H (α, γ) 7Li, 6Li (p, γ) 7Be, 6Li (n, γ) 7Li. 7. Розглянути можливість існування пов'язаних станів тетранейтрон і досліджувати, чи мають у нього місце резонансні стани, переформулювавши для цього раніше запропоновану модель опису монопольних збуджень легких атомних ядер для опису розсіювання Методи дослідження. В роботі використовувалися методи нерелятивистской квантової механіки для систем багатьох частинок, теорії розсіювання, теорії груп. Проводилися аналітичні та чисельні розрахунки на ЕОМ. Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботи, на основі яких написана справжня дисертація, виконані в рамках бюджетних тем Відділу структури атомних ядер Інституту теоретичної фізики ім. М. М. Боголюбова НАН України: "Мікроскопічна теорія легких ядер і ядерних реакцій з їх участю , "Дослідження слабо пов'язаних ядерних систе, "Дослідження легких ядер з надлишком нейтронів,, "Мікроскопічна теорія структури пов'язаних станів і резонансів ядерних систем ", пошукової теми" Фундаментальні властивості фізичних систем в екстремальних умовах. Наукова новизна отриманих результатів. Серед наукових результатів, представлених в дисертації як нові, слід зазначити наступні:

1. Розвинений трехкластерний мікроскопічний підхід, що дозволяє з єдиних позицій розглядати як стану дискретного спектра, так і стану безперервного спектра ядер, що лежать в трекластрном континуумі. основою запропонованого підходу є використання розкладання функції відносного руху кластерів, що задаються хвильовими функціями моделі оболонок, по базису станів шестимерный гармонічного осцилятора.

 2. Розвинена техніка виробляють функцій і виробляють матричних елементів, що дозволяє отримувати прямі формули і рекурентні співвідношення для обчислення матричних елементів операторів фізичних величин на функціях зазначення в попередньому пункті багато частинкового базису, які необхідні для опису властивостей атомних ядер в рамках запропонованого підходу.

 3. В рамках запропонованого трехкластерного мікроскопічного підходу вивчена кластерна структура пов'язаних станів ядер 10B, 9Be, 6Li, 6He і 8He. Наочно продемонстровано наявність нейтронного гало у двох останніх. Проведено порівняльний аналіз структур їх основних станів. На прикладі ядра 8He показана роль принципу Паулі в формуванні структури пов'язаної трехкластерной ядерної системи.

 4. В рамках запропонованого мікроскопічного підходу розв'язано задачу про розсіянні 3  3 для шестінуклонних систем, що складаються з α-частинки і двох нуклонів, таких як 6He і 6Be. Розглянуто властивості 2 Практична цінність отриманих результатів. отримані результати можуть бути використані при плануванні та постановці експериментів, аналізі їх результатів при дослідженні властивостей станів легких атомних ядер, що лежать в дискретно спектрі, двохкластерна і трехкластерном континуумі. Тобто, можуть бути корисні при підготовці експериментальних досліджень у ряді наукових центрів, наприклад, в Науковому центрі "Інститут ядерних досліджень" НАН України, ОІЯД (Дубна, Росія), Інститут важких іонів (Дармштадт, ФРН), Інститут фізико-хімічних досліджень - RIKEN (Японія), Університет Суррея (Англія), Ливерморская національної лабораторії (США) та інших, при розгляді зіткнень атомних ядер, їх взаємодії з фотонами, нейтронами, протонами та іншими зарядженими частинками. також отримані результати можуть бути цікаві для теоретиків, які працюють в даній сфері.

При університеті США), Університеті Хоккайдо (Саппоро, Японія) і ще в ряді наукових центрів. Оскільки багато в чому результати дисертаційної роботи пов'язані з нуклеосинтез при малих енергіях, то основна їх область можливої практичної застосовності, це ядерні реакції, що протікають в надрах зірок і, відповідно питання про поширеність хімічних елементів у Всесвіті, і керований термоядерний синтез в земних умовах. Особистий внесок здобувача. Особистий внесок здобувача полягає в тому, що запропонована і розроблена мікроскопічна трех кластерная модель опису властивостей станів дискретного і безперервного спектра легких атомних ядер, яка є продовженням розвитку алгебраїчних версії методу резонуючих груп, запропонованої Г. Ф Філіпповим і розробленої у Відділі структури атомних ядер ІТФ НАН України. ця модель заснована на використанні осциляторного базису і в даному конкретному випадку являє собою замкнутий варіант матричного підходу, зводячи рішення багаточастинкового рівняння Шредінгера до вирішення системи алгебраїчних рівнянь. І якщо на попередньому етапі свого розвитку АВ МРГ могла бути застосована лише для вирішення двохкластерна задач з використанням базису функцій одновимірного гармонічного осцилятора, то запропонована модель дає можливість розглядати трехкластерние завдання дискретного і безперервного спектрів, спираючись на застосування базису функцій шестимерный гармонічного осцилятора. При цьому, здобувачем були отримані основні аналітичні співвідношення, що дозволяють побудувати підлягає вирішенню систему алгебраїчних рівнянь, а саме: прямі формули та рекурентні співвідношення для обчислення інтегралів перекриття в біосцілляторном і гіпер сферичних базисі, співвідношення, що зв'язують матричні елементи елементів центральної частини нуклон-нуклонні сил в біосцілляторном базисі, співвідношення, що зв'язують матричні елементи центральних частин нуклон-нуклонні сил (спін-орбітальних і тензорних) з матричними елементами центральних сил в біосцілляторном базисі, матричні елементи матриці переходу від функцій осциляторного базису до функцій гіпер сферичних базису і ряд інших співвідношень, дозволяють отримати характеристики пов'язаних і резонансних станів. Зазначені співвідношення були отримані з використанням многокластерного методу виробляють функцій і виробляють матричних елементів. для отримання останніх були складені програми в пакетах для виконання аналітичних обчислень, а для проведення чисельних розрахунків написані програми для обчислення матричних елементів інтегралів перекриття, матричних елементів оператора кінетичної енергії, матричних елементів операторів центральній частині нуклон-нуклонного потенціалу на мовою чисельного програмування "Fortran". це надає можливість здобувачеві активно брати участь не тільки в проведенні аналітичних обчислень, але і у виконанні великого обсягу чисельних розрахунків

Список літератури:

 1. Молекулярна фізика і
теплота /Під заг. ред. проф. О.К.Бабенка.- К.: Рад. школа,
1954.- 214 с.
2. Бугайов О.І., Сульженко Є.М. Розвиток методики
навчання фізики в Українській РСР //Викладання фізики в
школі.- К., 1969.- Вип.6.
3. Гончаренко С.У. методика як наука //Розвиток
педагогічної і психологічної наук в Україні 1992-2002.
Збірник наукових праць до 10-річчя АПН України
/Академія педагогічних наук України.- Частина 1.- Харків:
«ОВС», 2002.- С. 250-258.
4. Методика навчання фізики у восьмирічній школі
/П.М.Воловик, С.У.Гончаренко, І.А.Макаровська, М.Й.Ро-
зенберг, І.М.Рачек, З.В.Сичевська. За ред. М.Й.Розенберга.-
К.: Рад. школа, 1969.- 268 с.

5. Основы методики преподавания физики в средней
школе /В.Г.Разумовский, А.И.Бугаев, Ю.И.Дик и др.; Под.
ред. А.В.Перышкина и др.- М.: Просвещение, 1984.- 398 с.
6. Памяти Марка Иосифовича Розенберга //Фізика в
школе.- 1984.- № 6.- С. 90.
8. Розенберг М.Й. Розвиток методики навчання фізики
в УРСР //Методика викладання фізики.- К.: Рад. школа,
1963.- Вип. 3.- С. 3-24.
9. Розенберг М.Й. Про програмоване навчання і
використання його в процесі викладання фізики
//Викладання фізики в школі. Збірник статей. Випуск III /За
ред.. В.К.Мітюрьова.- К.: Радянська школа, 1964.- 198 с.