Anasayfa » Akademik Birimler » Fen-Edebiyat Fakültesi » Fizik Bölümü » Dersler » Doğrusal ve Dairesel Hızlandırıcılar
Ders AdıKodu Yerel KrediAKTS Ders (saat/hafta)Uygulama (saat/hafta)Laboratuar (saat/hafta)
Doğrusal ve Dairesel Hızlandırıcılar FIZ111635300
ÖnkoşullarYok
YarıyılGüz, Bahar
Dersin Diliİngilizce, Türkçe
Dersin SeviyesiLisans
Dersin TürüSeçmeli @ Fizik Lisans Programı (%30 İngilizce)
Ders KategorisiUzmanlık/Alan Dersleri
Dersin Veriliş ŞekliYüz yüze
Dersi Sunan Akademik BirimFizik Bölümü
Dersin KoordinatörüDeniz Sunar Çerçi
Dersi Veren(ler)
Asistan(lar)ı
Dersin AmacıBu dersin amacı, öğrencilere temel parçacık fiziği kavramlarını ve parçacık hızlandırıcılarının fiziksel prensiplerini öğretmek; doğrusal ve dairesel hızlandırıcılar, huzme dinamiği ve sinkrotron ışınımı gibi konular üzerinden hızlandırıcı teknolojilerini kavratmaktır. Öğrencilerin, parçacıkların elektromanyetik alanlarla etkileşimlerini analiz edebilmesi, hızlandırıcı sistemlerinin avantajlarını ve sınırlılıklarını değerlendirebilmesi ve modern hızlandırıcıların bilimsel ve teknolojik uygulamalarını yorumlayabilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca, öğrencilerin Türkiye’deki hızlandırıcı tesislerini ve bu tesislerde yürütülen projeleri tanıyarak, alanın hem ulusal hem de uluslararası boyutunu kavramaları amaçlanmaktadır.
Dersin İçeriğiParçacık hızlandırıcıları; doğrusal ve dairesel hızlandırıcılar; elektromanyetik alanlar; huzme dinamiği; parçacık huzme parametreleri; dedektör sistemleri.
Ders Kitabı / Malzemesi / Önerilen Kaynaklar
  • Wiedemann, H. Particle Accelerator Physics. 4th ed., Springer, 2015.
  • Edwards, D. A., & Syphers, M. J. Introduction to the Physics of High Energy Accelerators. 1st ed., John Wiley & Sons, 1993.
  • Minty, M. G., & Zimmermann, F. Measurement and Control of Charged Particle Beams. Springer, 2003.
  • Conte, M., & MacKay, W. An Introduction to the Physics of Particle Accelerators. 2nd ed., World Scientific, 2008.
  • Wille, K. The Physics of Particle Accelerators: An Introduction. Oxford University Press, 2000.
  • Stupakov, G., & Penn, G. Classical Mechanics and Electromagnetism in Accelerator Physics. Springer, 2018.
  • Recommended Readings: Chao, A., & Tigner, M. (eds.). Handbook of Accelerator Physics and Engineering. World Scientific.
  • Recommended Readings: Wilson, E. An Introduction to Particle Accelerators. Oxford University Press, 2001. Lee, S. Y. Accelerator Physics. World Scientific.
  • Recommended Readings: Lee, S. Y. Accelerator Physics. World Scientific.
  • Recommended Readings: Schmüser, P. Basic Course on Accelerator Optics. CERN Yellow Reports.
  • Recommended Readings: CERN Accelerator School (CAS) Lecture Notes – freely available at CERN Document Server (covers linear accelerators, synchrotrons, storage rings, RF systems, beam dynamics, etc.).
  • Recommended Readings: SLAC Lecture Notes on Accelerator Physics – available online.
Opsiyonel Program BileşenleriYok

Ders Öğrenim Çıktıları

  1. Bu dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler: Parçacık hızlandırıcıları fiziğinin temel parametrelerini tanımlayabilecektir.
  2. Hızlandırma elektrodinamiğini açıklayabilecektir.
  3. Hızlandırıcı tiplerini parametrelerine göre sınıflandırabilecektir.
  4. Hızlandırıcı teknolojilerini açıklayabilecektir.
  5. Hızlandırıcıların uygulama alanlarını örneklerle açıklayabilecektir.
  6. Doğrusal ve dairesel hızlandırıcıların ışın dinamiğini temel seviyede analiz edebilecektir.
  7. Hızlandırıcılarda kullanılan manyetik ve RF bileşenlerin işlevlerini yorumlayabilecektir.
  8. Hızlandırıcı tasarımlarında karşılaşılan temel mühendislik ve güvenlik kısıtlarını değerlendirebilecektir.
  9. Araştırma ve endüstriyel uygulamalarda kullanılan modern hızlandırıcı sistemleri hakkında temel bilgileri tartışabilecektir.

Ders Öğrenim Çıktısı & Program Çıktısı Matrisi

DÖÇ-1DÖÇ-2DÖÇ-3DÖÇ-4DÖÇ-5DÖÇ-6DÖÇ-7DÖÇ-8DÖÇ-9
PÇ-1555555554
PÇ-2555555555
PÇ-3544445543
PÇ-4533334533
PÇ-5555555555
PÇ-6444444444
PÇ-7543333333
PÇ-8333333333
PÇ-9555555555
PÇ-10555555555
PÇ-11444444444
PÇ-12---------

Haftalık Konular ve İlgili Ön Hazırlık Çalışmaları

HaftaKonularÖn Hazırlık
1Konu Anlatımı: Temel parçacıklar ve özellikleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Temel parçacıkların sınıflandırılması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Parçacıkların rolü ve önemi.1. Temel parçacık tablosunu incelemek, Kaynak: ‘‘Introduction to Elementary Particles” – D. Griffiths, Bölüm 1-2 Ek Kaynak: Particle Data Group (PDG) online tables.
2Konu Anlatımı: Elektrodinamiğin temelleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Basit elektrik ve manyetik alan hesaplamaları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Lorentz kuvvetinin etkilerinin tartışılması.1. Maxwell denklemlerinin incelenmesi. 2. Lorentz kuvveti konularını gözden geçirmek.Kaynak: J. D. Jackson, Bölüm 1-3.
3Konu Anlatımı: Parçacık hızlandırıcılarına tarihsel bakış, hızlandırıcı sistemleri, tanımlar ve formüller. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Basit hızlandırıcı örnekleri. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Tarihsel gelişimin günümüz hızlandırıcılarına etkisi.1. Hızlandırıcıların tarihçesini okumak, temel formülleri tekrar etmek. Kaynak: “The Physics of Particle Accelerators” – Kaynak: K.Wille, Bölüm 1-2 Ek Kaynak: H. Wiedemann, “Particle Accelerator Physics”, Bölüm 1.
4Konu Anlatımı: Parçacık huzme dinamiğinin prensipleri Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Huzme optiği örneği. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Huzme kontrolünün önemi. Kısa Sınav 1 (15 dk.): Ders sonunda, derste işlenen konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.1. Huzme dinamiği kavramlarını ve temel denklemleri incelemek, Kaynak: Wille, Bölüm 3 Ek Kaynak: M. Reiser, “Theory and Design of Charged Particle Beams”. 2. Kısa Sınav 1: Parçacık hızlandırıcısı tanımı ve formülleri.
5Konu Anlatımı: Doğrusal hızlandırıcılar ve temel ilkeleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Basit linac hesaplamaları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Avantaj ve dezavantajlar.Doğrusal Hızlandırıclar ve Temel İlkeleri1. Linac prensiplerini ve örnek uygulamaları okumak, Kaynak: Wille, Bölüm 4 Ek Kaynak: J. L. Lapostolle, “Linear Accelerators”.
6Konu Anlatımı: Dairesel hızlandırıcılar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Yörünge ve manyetik alan hesaplamaları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Enerji sınırlamaları.1. Siklotron, betatron ve halka hızlandırıcılarını gözden geçirmek, Kaynak: Wille, Bölüm 5 Ek Kaynak: H. Wiedemann, Bölüm 5.
7Konu Anlatımı: Dairesel hızlandırıcılar ve çarpıştırıcılar. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Çarpışma enerjisi hesaplama. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Çarpıştırıcıların avantajları.1. Çarpıştırıcı türleri ve örnek deneyleri incelemek, Kaynak: Wille, Bölüm 6 Ek Kaynak: H. Wiedemann, Bölüm 6.
8Ara Sınav 1
9Konu Anlatımı: Sinkrotron ışınımı ve uygulamaları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Sinkrotron ışınımı hesaplama. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Uygulama alanları tartışılması.1. Sinkrotron ışınımı ve özelliklerini okumak, Kaynak: Wille, Bölüm 7 Ek Kaynak: H. Wiedemann, Bölüm 7.
10Konu Anlatımı: Elektromanyetik alanlarda parçacık dinamikleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Parçacık yörüngesi örnekleri. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Alan konfigürasyonlarının etkisi. Kısa Sınav 2 (15 dk.): Ters yüz edilmiş öğrenme (flipped learning) yöntemi çerçevesinde, ders başında, öğrenciye verilen ön hazırlık görevinde yer alan konuları içeren bir kısa sınavın yapılması.1. Elektromanyetik alanların parçacık hareketine etkilerini incelemek, Kaynak: Jackson, Bölüm 11 Ek Kaynak: Wille, Bölüm 8.
11Konu Anlatımı: Huzme dinamikleri, tekli parçacık dinamikleri ve elemanları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Tekli parçacık hareketi örnekleri. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Elemanların tasarım önemi.1. Tekli parçacık ve eleman dinamiklerini çalışmak, Kaynak: Reiser, Bölüm 4-5 Ek Kaynak: Wille, Bölüm 9.
12Konu Anlatımı: Parçacık huzmeleri ve faz uzayı. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Faz uzayı diyagramları. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Huzme stabilitesi tartışmasının yapılması.1. Faz uzayı ve huzme teorilerini okumak Kaynak: Reiser, Bölüm 6 Ek Kaynak: Wille, Bölüm 10.
13Konu Anlatımı: Boylamsal huzme dinamikleri ve faz uzayı parametreleri. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Parametre hesaplama. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Uygulamada karşılaşılan sorunlar.1. Boylamsal huzme ve parametreler üzerine çalışma yapmak Kaynak: Reiser, Bölüm 7 Ek Kaynak: Wille, Bölüm 11.
14Konu Anlatımı: Türkiye’deki hızlandırıcı tesisleri ve uygulamaları. Sınıf-içi Uygulama (5 dk): Tesis örnekleri ve uygulama tartışması. Sınıf-içi Tartışma (5 dk): Tesislerin avantajları ve sınırlamaları.1. Türkiye’deki hızlandırıcı tesisleri ve projelerini incelemek Kaynak: TÜBİTAK ve ilgili tesis web siteleri (TENMAK, TARLA) Ek Kaynak: Hızlandırıcı tesisleri raporları.
15Öğrenci sunumlarının dinlenmesi. 1. Sunum konularını hazırlamak, sunum provası yapmak. 2. Seçilen konular üzerine (ör. doğrusal hızlandırıcılar, dairesel hızlandırıcılar, huzme dinamiği, sinkrotron ışınımı, Türkiye’deki hızlandırıcı tesisleri, tıpta ve endüstride uygulamalar) sunum slaytlarını hazırlamak ve tamamlamak. 3. Sunumların gerekli süre ve yapıya uygunluğunu sağlamak için prova yapmak. 4. Seçilen konuyla ilgili ders kitabı ve önerilen kaynakları gözden geçirmek.
16Final

Değerlendirme Sistemi

EtkinliklerSayıKatkı Payı
Devam/Katılım145
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Derse Özgü Staj
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği210
Ödev210
Sunum/Jüri115
Projeler1
Seminer/Workshop
Ara Sınavlar120
Final140
Dönem İçi Çalışmaların Başarı Notuna Katkısı
Final Sınavının Başarı Notuna Katkısı
TOPLAM100

AKTS İşyükü Tablosu

EtkinliklerSayıSüresi (Saat)Toplam İşyükü
Ders Saati143
Laboratuar
Uygulama
Arazi Çalışması
Sınıf Dışı Ders Çalışması143
Derse Özgü Staj
Ödev22
Küçük Sınavlar/Stüdyo Kritiği22
Projeler
Sunum / Seminer124
Ara Sınavlar (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)115
Final (Sınav Süresi + Sınav Hazırlık Süresi)120
Toplam İşyükü :
Toplam İşyükü / 30(s) :
AKTS Kredisi :
Diğer NotlarYok