Компьютерное моделирование радиационных эффектов : учебная программа дисциплины № УД-168/уч. и учебная программа лабораторного практикума № УД-1369/уч.

Abstract

Метод компьютерного моделирования является как инструментом для научных исследований, так и методом образования. Этот метод способствует развитию исследовательского обучения, приближению процесса обучения к научному поиску, что является принципиально важным с точки зрения педагогики. Такой подход позволит ускорить достижение заданного уровня знаний и создать необходимую мотивацию для познавательной деятельности. Численное моделирование составляет неотъемлемую часть современной фундаментальной и прикладной науки, причем по важности оно приближается к традиционным экспериментальным и теоретическим методам. Поэтому будущие научные работники, инженеры и преподаватели обязательно должны владеть технологией компьютерного моделирования, уметь исследовать различные физические явления и процессы с помощью компьютера. Суть метода компьютерного моделирования заключается в том, что создается математическая модель процесса. Благодаря замене реального объекта соответствующей ему моделью, появляется возможность сформулировать задачу его изучения как математическую и воспользоваться для анализа универсальным математическим аппаратом, который не зависит от конкретной природы объекта. Основная цель, преследуемая при прочтении данного спецкурса - дать магистрантам представления о роли компьютеров в современной физике, основных методах компьютерного моделирования и областях их применения, продемонстрировать особенности применения основных методов компьютерного моделирования в радиационной физике твердого тела, научить студентов применять компьютерное моделирование в их научно-исследовательской работе. Настоящая программа состоит из двух частей. Первая часть посвящена роли компьютеров в физике и общим вопросам компьютерного моделирования многочастичных систем. Рассматривается стохастическое моделирование методом Монте Карло и детерминистическое (динамическое) моделирование методом молекулярной динамики. Во второй части рассматривается применение компьютерного моделирования в радиационной физике твердого тела. Основное внимание уделено моделированию пробегов ионов в твердых телах (методы МК и МД) и моделированию радиационных эффектов при облучении нейтронами, γ-квантами и электронами. Рассмотрены также вопросы моделирования радиационно-стимулированной диффузии в твердых телах. Курс базируется на курсах общей и теоретической физики, высшей математики и основных курсах по физике твердого тела. В результате освоения курса «Компьютерное моделирование радиационных эффектов в кристаллах» студенты должны: – знать основные методы компьютерного моделирования физических систем; – знать особенности моделирования радиационных эффектов в кристаллах; – уметь анализировать компьютерные модели физических процессов; – владеть навыками работы с программами общего и специального назначения для моделирования радиационных эффектов.