Формирование профессиональных навыков и компетенций при изучении дисциплины «Квантовые процессы во внешних полях» магистерской программы «Теоретическая и математическая физика»

А. А. Гвоздев, Е. В. Осокина

Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова

Одной из самых важных профессиональных компетенций, которой должен обладать выпускник магистратуры по направлению 011200.68 Физика, является способность самостоятельно ставить конкретные задачи научных исследований в области физики и решать их с использованием новейшего отечественного и зарубежного опыта (ПК-3). При моделировании астрофизических явлений физику-теоретику необходимо научиться вычислять вероятности и сечения процессов элементарных частиц в плотной горячей среде, обладающей к тому же сильными электромагнитными и гравитационными полями. В целях формирования навыков и умений по таким вычислениям, в учебный план магистратуры по программе «Теоретическая и математическая физика» включена дисциплина «Квантовые процессы во внешних полях». Отметим, что такие вычисления процессов во внешних полях (например во внешнем магнитном поле) очень громоздки. Без значительного опыта по вычислению легко допустить ошибки, особенно при переходе из одной физической системы отсчета в другую (например, из системы отсчета релятивистского потока плазмы в систему удаленного наблюдателя). В этой ситуации возникает особенно острая необходимость в такой технике вычисления, которая была бы наименее громоздкой, с одной стороны, и допускала бы проверку на возможные ошибки на каждой стадии вычислений, с другой стороны.

С этой целью А. А. Гвоздевым, И. С. Огневым и Е. В. Осокиной была разработана техника матрицы плотности заряженной частицы во внешнем магнитном поле. Она подобна технике матрицы плотности в вакууме, обладает релятивистской ковариантностью и по этой причине позволяет проверять релятивистскую ковариантность на каждом шаге вычислений, что резко уменьшает вероятность ошибки расчета. Важно, что полученные результаты справедливы в произвольной инерциальной системе отсчета. Для методического внедрения данной прогрессивной техники в 2012 г. были выпущены методические указания (авторы: А. А. Гвоздев, И. С. Огнев и Е. В. Осокина) «Нейтринные процессы во внешнем магнитном поле в технике матрицы плотности».Во вновь разработанный учебный план магистратуры включена дисциплина «Избранные вопросы релятивистской астрофизики и космологии», в которой определяются и исследуются ключевые процессы элементарных частиц в астрофизике и космологии. В частности, процессы во внешнем магнитном поле исследуются с помощью техники матрицы плотности. Данная дисциплина углубляет навыки, полученные магистрантами в курсе «Квантовые процессы во внешних полях» и ярко демонстрирует образ и порядок методических действий для формирования одной из самых важных компетенций (ПК-3). Следует заметить, что учебный материал, вошедший в методические указания, представляет собой результаты, полученные в процессе научных исследований кафедры теоретической физики последних лет в рамках государственного задания вузу, а также при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.