Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Çekirdek Fiziği 1FIZ411135211
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiTemel Meslek Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüOrhan İçelli
Dersi Veren(ler)Orhan İçelli, Ayşe Durusoy, Özgür Akçalı, Yaşar Karabul, Kutsal Bozkurt
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilerin nükleer fiziğin temel kavramlarını (nükleer kuvvetler, bağlanma enerjisi, sıvı damlası ve kabuk modeli, radyoaktif bozunma süreçleri) anlamalarını sağlamaktır. Öğrenciler bu bilgileri kullanarak nükleer reaksiyonları, parçacık hızlandırıcılarını, nükleer dedektörleri ve nötron fiziğini uygulayabilecek, ayrıca problem çözmede Python/ROOT gibi hesaplama tekniklerini kullanabileceklerdir. Dersin sonunda öğrenciler, nükleer fiziğin tıp ve enerji alanlarındaki modern uygulamalarını değerlendirebilecek ve kuramsal ilkeler ile deneysel yöntemleri bütüncül bir bakış açısıyla bütünleştirip eleştirel olarak irdeleyebileceklerdir.
Dersin İçeriğiÇekirdeğin temel özellikleri (proton/nötron sayısı, kararlılık, bağlanma enerjisi); nükleer kuvvetler ve etkileşimler; nükleer modeller: sıvı damlası modeli, kabuk modeli; radyoaktivite (alfa, beta, gama bozunumları); nükleer reaksiyonlar ve kesitler; deneysel yöntemler (hızlandırıcılar, spektrometreler).
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Ders Kitabı: Krane, K. S. Nükleer Fizik, Cilt 1-2. 2. baskı, Wiley, 2020.
  • Lilley, J. Nuclear Physics: Principles and Applications. Wiley, 2001.
  • Krane, K. S. Introductory Nuclear Physics. 2nd ed., Wiley, 2020.
  • Jelley, N. A. Fundamentals of Nuclear Physics. Cambridge University Press, 2016
  • Martin, B. R. Nuclear and Particle Physics. Wiley, 2019.
  • Mukhopadhyay, A., & Zhang, X. Modern Nuclear Physics. Springer, 2022.
  • Blatt, J. M., & Weisskopf, V. F. Theoretical Nuclear Physics. Dover, 2004.
  • Yılmaz, O. Çekirdek Fiziğine Giriş. Nobel Akademik Yayıncılık, 2015.
  • Tombakoğlu, M. Nükleer Fizik ve Radyasyon. Seçkin Yayıncılık, 2018.
  • Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. IOP Publishing.
  • Physical Review C. APS.
  • Nuclear Physics A. Elsevier.
  • arXiv.org – Özellikle nucl-th (teorik) ve nucl-ex (deneysel) kategorileri
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Atom çekirdeğinin temel özelliklerini (bağlanma enerjisi, spin, kabuk yapısı vb.) açıklayabileceklerdir.
  2. Nükleer modelleri (Sıvı Damlası Modeli, Kabuk Modeli) karşılaştırarak çekirdek kararlılığını yorumlayabileceklerdir.
  3. Radyoaktif bozunma türlerini ve bunların matematiksel temellerini kavrayabileceklerdir.
  4. Nükleer tepkimeleri, fisyon-füzyon süreçlerini ve enerji üretim mekanizmalarını analiz edebileceklerdir.
  5. Çekirdek fiziğinin teknolojik ve bilimsel uygulamalarını (tıp, enerji, astrofizik) tartışabileceklerdir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Çekirdek fiziğine giriş, temel kavramlar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Temel çekirdek fiziği kavramların elde edilmesi, birim hesaplarının yapılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Nükleer yoğunluk hesaplarının yapılması. 1. Nükleon–nükleon etkileşim potansiyelinin incelenmesi. 2. Nükleer yoğunluk (ρ₀ ≈ 0.17 nükleon/fm³) hesaplamalarının hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 1–2.
2Konu Anlatımı: Nükleer kuvvetler ve bağlanma enerjisi. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Yukawa potansiyelinin elde edilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Bağlanma enerji formülündeki katsayılarının elde edilmesi.1. Yukawa potansiyeli ve değiş-tokuş mezon teorisinin hatırlanması. 2. Bağlanma enerjisi formülündeki terimlerin analiz edilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 3.
3Konu Anlatımı: Sıvı Damlası Modeli ve Weizsäcker formülü. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Weizsäcker formülünün katsayılarının optimize edilmesi. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): β kararlılık eğrisinde (N-Z) /A oranını analizin tartışılması.1. Kütle fazlalığı hesaplarının öğrenilmesi 2. Sıvı Damlası Modeli’nin nükleer fizikteki öneminin açıklanması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 4.
4Konu Anlatımı: Kabuk Modeli (Spin ve Parite). Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Spin-yörünge etkileşim enerjisinin hesaplanması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Çekirdekte spin ve parite öneminin tartışılması. Kısa Sınav 1 (15 dk.): Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması. 1. Wood–Saxon potansiyelinin öğrenilmesi. 2. Kuantum fiziğinde kuyu probleminin çözümünün hatırlanması. 3. Parite kavramının incelenmesi. Kaynak: Wong, Bölüm 5.
5Konu Anlatımı: Kabuk Modeli ve sihirli sayılar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Çekirdekte sihirli sayılarının özellikleri. Sınıf-içi Tartışma (5 dk.): Hartree-Fock yöntemiyle sihirli çekirdeklerin enerji seviyelerinin elde edilmesinin tartışılması.1. Çiftlenme enerjisi hesaplarının öğrenilmesi. 2. Enerji spektrumunun hatırlanması. Kaynak: Wong, Bölüm 5.
6Konu Anlatımı: Radyoaktif bozunma, Üstel bozunum yasası, Alfa bozunumu ve tünelleme etkisi. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Aktivite formülün türetilmesi, bozunum sabiti ile yarı-ömür ilişkisi, ortalama ömür hesaplarının yapılması. Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Kuantum tünelleme teorisinin tartışılması.1. Kuantum tünelleme olasılığının hatırlanması. 2. Alfa bozunumu için Gamow teorisinin incelenmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 6, 8.
7Konu Anlatımı: Beta ve gama bozunumları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Beta bozunum türleri, izinli-yasaklı geçişlerinin anlamı. Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Fermi-altın kuralı teorisinin tartışılması. Kısa Sınav 2 (15 dk.): Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.1. Fermi teorisinin hatırlanması. 2. Geçiş olasılık hesaplarının incelenmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 9–10.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Nükleer reaksiyonlar-1. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Tesir kesiti hesaplama (basit reaksiyon). Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Nükleer reaksiyonlarda enerji korunumu tartışması.1. Nükleer reaksiyon türlerinin (elastik, inelastik, yakalama) hatırlanması. 2. Tesir kesiti kavramının öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 11.
10Konu Anlatımı: Nükleer reaksiyonlar-2. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Reaksiyon türüne göre tesir kesiti hesaplama. Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Nükleer reaksiyon türlerinin literatürde önemi.1. Reaksiyon modellerinde temel korunmaların hatırlanması. 2. Tesir kesiti kavramının öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 11.
11Konu Anlatımı: Parçacık Hızlandırıcıları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Hızlandırıcı parametrelerinin (örn.: manyetik alan) hesaplama.1. Parçacık hızlandırıcılarının çalışma prensiplerinin öğrenilmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 15.
12Konu Anlatımı: Nükleer dedektörler ve spektrometri. Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Spektrometre verilerinin yorumlanmasındaki zorlukların tartışılması. Kısa Sınav 3 (15 dk.): Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.1. Spektrometrelerin nükleer fizikteki kullanım alanlarının bilinmesi. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 7; Tsoulfanidis, Bölüm 5–7.
13Konu Anlatımı: Nötron Fiziğine giriş Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Nötron yavaşlatma hesaplaması. Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Nötron yakalama tedavisi (BNCT) gibi tıbbi uygulamalarda nötronların rolü.1. Nötronun temel özelliklerinin öğrenilmesi.. 2. Nötron–madde etkileşimlerinin hatırlanması. Kaynak: Ders Kitabı, Bölüm 12.
14Konu Anlatımı: Nükleer hesaplamalara giriş (Python/ROOT uygulamaları). Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Radyoaktif bozunum simülasyonları, Tesir kesiti hesaplamaları, Deney verilerinin analizi (örneğin, gamma spektrumları). Sınıf-içi Tartışma (10 dk.): Nükleer Fizikte, Nükleer hesaplamasının önemi.1. Python/ROOT programlama dillerinin hatırlanması. 2. Python’da NumPy ve Matplotlib kullanımına dair temel örneklerin çalışılması. Kaynak: Programlama ön hazırlığı.
15Konu Anlatımı: Nükleer fizik uygulamaları (tıp, enerji). Sınıf-içi Uygulama (5 dk.): Tıpta nükleer uygulamalar (radyoterapi, görüntüleme), Enerjide nükleer (santraller, füzyon,) uygulamalar. 1. Radyoaktivite konusunun hatırlanması. Kaynak: Güncel makaleler (nükleer tıp,füzyon araştırmaları).
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım143
Laboratuar312
Uygulama00
Arazi Çalışması00
Derse Özgü Staj00
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği315
Ödev00
Sunum/Jüri00
Projeler00
Seminer/Workshop00
Ara Sınavlar130
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati142
Laboratuar143
Uygulama141
Arazi Çalışması00
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj00
Ödev00
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği32
Projeler00
Sunum / Seminer00
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)110
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok