Экспериментальная физика элементарных частиц

Abstract

Программа дисциплины «Экспериментальная физика элементарных частиц» разработана для специализации 1-31 04 06 01 «Ядерная физика и электроника» специальности 1-31 04 06 «Ядерные физика и технологии» первой ступени высшего образования. Настоящая программа является ори-гинальной и разработана с учетом соответствующих требований образовательного стандарта специальности 1-31 04 06 «Ядерные физика и технологии» (ОСВО 1-31 04 06-2013). Современные эксперименты в физике высоких энергий предоставляют возможность получить новые знания о фундаментальных свойствах материи в недостижимом ранее диапазоне энергий. Для подготовки и выполнения экспериментов создаются коллаборации институтов и университетов, в том числе из различных государств. Научно-исследовательские учреждения Республики Беларусь являются участниками крупнейших международных проектов в физике элементарных частиц – экспериментов CMS и ATLAS на Большом адронном коллайдере в Европейской организации ядерных исследований (CERN), проектов будущих коллайдеров CLIC и FCC (CERN), проекта NICA в Объеди-ненном институте ядерных исследований (ОИЯИ) и других. Белорусские специалисты вносят вклад во все этапы подготовки и проведения этих экспериментов, включая разработку технологий ускорения и детектирования частиц, промышленное производство элементов установок, разработку физической программы экспериментов, а также обработку и анализ полученных данных. Белорусские ученые являются полноправными соавторами как научных открытий, так и новых технологий, созданных при подготовке экспериментов. В связи с этим, понимание основных принципов подготовки и проведения современных экспериментов в физике элементарных частиц становится важной составляющей подготовки специалиста с квалификацией «физик-исследователь». Целью данного курса является изучение студентами основных принципов планирования и проведения современных экспериментов, методов моделирования наблюдаемых величин в эксперименте и анализа полученных в эксперименте данных. Материал курса основан на базовых знаниях и представлениях, заложенных в общих курсах электромагнетизма, квантовой механики, физики ядра и элементарных частиц и др. Цель учебной дисциплины  сформировать у обучающихся систематические знания в области экспериментальной физики элементарных частиц. Задачи учебной дисциплины:  сформировать основные понятия, положения и концепции дисциплины экспериментальной физики элементарных частиц;  сформировать понятия о методах математического описания в физике высоких энергий;  сформировать количественное понимание основных величин и параметров, используемых при описании процессов в физике высоких энергий;  сообщить сведения, необходимые для понимания основных процессов в физике высоких энергий. Учебный материал дисциплины основан на базовых знаниях и представлениях, заложенных в дисциплинах цикла общенаучных и общепрофессиональных дисциплин «Математический анализ», «Аналитическая геометрия и линейная алгебра», «Дифференциальные и интегральные уравнения», «Методы математической физики», «Теоретическая механика», «Электродинамика», «Квантовая механика», «Статистическая физика и термодинамика», «Физика ядра и элементарных частиц». Перед преподавателем данной дисциплины ставятся следующие за-дачи:  ознакомить обучающихся с предметом экспериментальной физики высоких энергий;  ознакомить обучающихся с основными этапами планирования и проведения экспериментов в физике элементарных частиц;  ознакомить обучающихся с основными подходами, применяемыми для моделирования наблюдаемых величин процессов рассеяния в со-временных экспериментах на ускорителях элементарных частиц;  ознакомить обучающихся с основными подходами к анализу данных в современных ускорительных экспериментах;  способствовать развитию научного мировоззрения обучающихся. Из множества эффективных педагогических методик и технологий, которые способствуют вовлечению обучающихся в поиск и управление знаниями, приобретению опыта самостоятельного решения разнообразных задач, следует выделить: технологии проблемно-модульного обучения; технологии научно-исследовательской деятельности; проблемно-ориентированный междисциплинарный подход; интенсивное обучение; моделирование проблемных ситуаций и их решение. Для формирования современных социально-профессиональных компетенций выпускника вуза в практику проведения занятий целесообразно внедрять методики активного обучения и дискуссионные формы.

В результате усвоения дисциплины обучающийся должен знать: – методы моделирования наблюдаемых величин в экспериментальной физике элементарных частиц, – основные принципы обработки данных в ускорительных экспериментах;

уметь: – моделировать наблюдаемые величины в процессах рассеяния элементарных частиц в условиях современных ускорительных экспериментов, в том числе с использованием специализированных компьютерных про-грамм.

владеть:  навыками использования современного программного обеспечения для моделирования и анализа наблюдаемых величин в экспериментах.

В результате изучения учебной дисциплины «Экспериментальная физика элементарных частиц» у обучающегося должны быть сформированы следующие компетенции:  уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических задач;  владеть системным и сравнительным анализом;  владеть исследовательскими навыками;  уметь работать самостоятельно;  быть способным вырабатывать новые идеи (креативность).  владеть междисциплинарным подходом при решении проблем.  иметь навыки, связанные с использованием технических устройств, управлением информацией и работой с компьютером;  иметь лингвистические навыки (устная и письменная коммуникация);  уметь учиться, повышать свою квалификацию в течение всей жизни.  обладать качествами гражданственности;  быть способным к социальному взаимодействию;  обладать способностью к межличностным коммуникациям;  владеть навыками здорового образа жизни;  быть способным к критике и самокритике (критическое мышление).  уметь работать в команде.  применять знания теоретических и экспериментальных основ ядерной физики и ядерных технологий, ядерно-физических методов исследования, методов измерения физических величин, методов автоматизации эксперимента, методов планирования, организации и ведения научно-производственной, научно-педагогической, производственно-технической, опытно-конструкторской работы в области ядерно-физических технологий и атомной энергетики;  пользоваться компьютерными методами сбора, хранения и обработки информации, системами автоматизированного программирования, научно-технической и патентной литературой;  взаимодействовать со специалистами смежных профилей;  применять полученные знания фундаментальных положений физики, экспериментальных, теоретических и компьютерных методов исследования, планирования, организации и ведения научно-технической работы;  использовать новейшие открытия в естествознании, методы научного анализа, информационные образовательные технологии, физические основы современных технологий, оборудование и аппаратуру в исследовательской, научно-педагогической и производственной деятельности;  вести переговоры, разрабатывать планы сотрудничества с другими организациями;  пользоваться глобальными информационными ресурсами;  пользоваться государственными языками Республики Беларусь и иными иностранными языками как средством делового общения;  реализовывать методы защиты производственного персонала и на-селения в условиях возникновения аварий, катастроф, стихийных бедствий и обеспечения радиационной безопасности при осуществлении научной, производственной и педагогической деятельности;  осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективным направлениям развития отрасли, инновационным технологиям, проектам и решениям;  определять цели инноваций и способы их реализации;  оценивать конкурентоспособность и экономическую эффективность разрабатываемых технологий;  применять методы анализа и организации внедрения инноваций в научно-производственной, научно-педагогической и научно-технической деятельности. Форма получения высшего образования — очная, дневная. Общее количество часов – 148, количество аудиторных часов – 68. Аудиторные занятия проводятся в виде лекций и управляемой самостоятельной работы (УСР). На проведение лекционных занятий отводится 58 часов, на УСР — 10 часов. Занятия проводятся на 5-м курсе в 10-м семестре. Формы текущей аттестации по учебной дисциплине — экзамен (10 семестр).