Введение к работе
Актуальность т««і непосредственно определяется одной из центральних задач современнее Физики - создание источников интенсивного спонтанного а шнуж ниаго ультрафиолетового, ронтгоиоЕского и у - излучения. Ьсвстороннев исследование вопросов иэлучонил релятивистских частий во внешних электромагнитных поляй имойт оольшое значение в евппи с развитием теории и практики ускорителей, накопительных колой,в построении теории высокотемпературной плазми. а экспериментальной проверке гипотез о природе космического радиоизлучения.
Синхротронное излучение, возникающее при движении релятивистскгіх электронов по окрухюетк или по винтоаой линии, является пока олмнетьенним источником свата в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена. Поэтому полроаноя изучение свойств этого изяучання до - сих пор остается актуальной задачей.
Пройдет генерации иысокочастотнего излучения тесно связана с другой важнейшей проблемой современной экспериментальной физики — получением пучпоа поляризованных по.спину частиц. В диесоргаими теоретически прййсказан новый кюятсеыа эффект радиационная садаполяризаіши за счот гвоитаияого излучения при движении электрона в поле плоской гаяшіїрошічтшЯ волны, аналогичной аф|йчгу Саколойа-Териззд а сйнхротіЬймоіі йьлучеїшя. Бурное развитие лазерной техники н получение мошянх лучиов монохрош-їнческого излучения езухят йт<<мулом к изучению нелинейных процессов В ІІ0Л8 плосхей эзехтротгнигйой волн», который швяо эффективно описать поял иаээра.
Цель работы заключается в, построении теории излучения заряженных релятивистских частиц во внешних электромагнитных полях с учетом релятивистских, квантовых и спиновых свойств.
Научная новизна р а С о т и
-
Определен строгий критерий образования волновой зоны излучения с использованием углового распределения мгновенного излучения точечного заряда, движущегося произвольным ооразом.
-
Проведено подробное исследование угловых распределений мгновенного излучения произвольно движущегося заряда и угловых распределений компонент линейной поляризации синхротронного излучения.
-
На основе точных решений релятивистских уравнений движения в поле N плоских электромагнитных воли, распространяющихся вдоль магнитного поля (немонохроматическое поле Редмонда) определены полная мощность излучения, спектрально-угловое распределение и средняя энергия электрона в этом поле.
4. Попросімо изучен спектральный состав и угловое
распределение излучения электрона, движущегося в поле
rapMqmwecKit ашлитудно-модулированкоп" (ГАМ) волни и
магнитном поло. ;
-
Получены результаты т<эменвиия электронного КПД в зависимости от длины пролетного пространства и поляризации электромагнитной волни в задаче о взаимодействии электронного пучка с полем Редмонда.
-
Показано, что нормированное на единицу распределение по гармоникам мощности спонтанного излучения электрона, движущегося в бесконечном плоском магнитном оидулятопз, имеет конечкнЯ ультрарелятивистский предел. Этот предел найден в
яїяом виде как функционал от траектории заряда и параметрически зависит от произведения длины звена ондулятора на напряженность некоторого элективного поля в ондуляторе. 7. Показано, что при движении электрона в поле плоской электромагнитной волны возможен за счет спонтанного излучения аффект радиационной самоподяриэации. аналогичный эффекту Секологл-Тернош в синхпотронном излучении. S. Рассмотрение неликеИккх эЭДлжтов каднтовой электродинамики п^овояитеа на основе модели эл< трона в поло излучения, которая в. спой очередь, основнвается на точних решениях урамюнйд Лирака, ояиоыналимго систему "электрон плгэс квантованное поло плоской электромагнитной волны".
9. Поляризационные эМкэкти в реакции слияния двух фотонов на
электроне цо последнего времени не изучались. Причиной этого
ян.чяотся громоздкость раочетог» в ьисших порядках теории
поэмуаюнуЛ при описании процессов с поляризонлшшми частицами.
3 рамках ;<ш модели пл^сковолнипого приближения сравнительно
просто можно рассмотреть зФ1*штн. свй'аннив с поляризацией
чистий.
10. Прсцосс рдещепленил -{іигонч п-іоокой полни на
элп!<трокв.отличл>и;;ий1;я от двойного ь-тчл-чета Комитент ужо cav«H
Я0::Та.ЧО."^ ;Я ЭаяаЧй И ЯР.ЛЯШМ'ЛСЯ ПрОИСССГМ ЯЗЛУ'?»Ч;ИЛ ояк-j.o
фотона с перестройкой, спектра плоской волнн, ранее ко изучался.
-
З'айяени зависимости двуй глівння компонент синхротронного иэяу'нзнуц Ttr номера гармоники и ьн*ргяи частіша, определен мр-зкте:> степени поляризация о ростом частоты и скорости. ?:s<;'Hcj.<'-V(S скорости, при йэтор-йх максимум в излучении г>?рйХ"«.«ї й.одиой гдрконил;і на лругу^.
-
l'uokcuIsh чис/.сннцЧ внадаз а гклгкнх кмнюисЯ ?«ophv «адяой мощности, вероятности, -линйкнай поля{Г"5ации, сі-яктра *' .аругкх; характеристик синхротронного излучения для поряііх десяти позбуждеянах уровней, а тикав для At =20 я /t»*5'J».
-
Впервые пояроопо- исслел>бгся поларийшид ралятягистскях
-6-,
фотоэлектронов и вопросы, связанные с переориентацией спкна электрона при действии на атому -излучения..
Научное и практическое значение работы
Результаты раооть имеют общетеоретический характер. Вместе с тем, они могут быть, использовали при постановке экспериментов проводимых с синхротроннім излучением, при расчетах конкретних электродинамических систем, в физике элементарных частиц и ядерной физики.
Исследуемые в диссертации свойства излучения, такие как спектральный состав и поляризация, используются в качестве диагностического инструмента в самых различных областях современной прикладной и экспериментальной физики. К примеру, поляризационные свойства синхротронного излучения широко используются в физике твердого тела, молекулярной физике, астрофизике, Ойологни, химии.
. Теоретическое изучение нелинейных эффектов квантовой электродинамлки необходимо для правильной интерпретации экспериментальных данных и идентификации этих процессов при экспериментальных исследованиях. К тому же множественные процессы (примером которых и являются реакции СЛИЯНИЯ И расщепления фотонов на электроне) представляют собой спосоО проверки самой квантовой электродинамики.
В диссертации теоретически предсказан новый квантовый эффект - радиационная самополяризация электрон-позитронных пучков, имзющик выделенный момент врашения,. в поле плоской электромагнитной волны.
Реализация данного эффекта откроет новые возможности для получения пучков заряженных частиц, поляризованных по тайну.
Выводы, сделанные в работе при. изучении вынужденного излучения релятивистских заряженных частиц, могут быть использованы при создании "лазеров на свободных электронах".
Особое место среди методов получения пучков
поляризованных электронов, основанных на различных физических принципах-, занимает фотоионизация нейтральных атомов поляриэованвим получением. Детальное' исследование поляризации фотоэлектронов в области релятивистских энергий, проведенное в диссертации, позволяет развить этот метоп.
Ряд материалов диссертации может служить основой для чтения специальных курсов и написания соответствующих пособий.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту
-
Строгий критерий образования волновой зони излучения произвольно движущегося заряда.
-
Угловое распределение мощности излучения точечного заряда,движущегося произвольным образом.
3. Классическая теория излучения частиш в
немоночроматическом доле Редмонда.
4. Исследование процесса энергооомена между электроном и
эллиптически поляризованной плоской волной в (лагнитном поле с
учетом граничних условий. .
5. Распределение по номерам гармоник спонтанного излучения
релятивистского электрона, движущегося. в плоском магнитном
ондуляторе.
-
Теория процессов слияния и расщепления фотонов на электроне на основа модели квантовой электродинамики "электрон плюс квантованная плоская электромагнитная волна".
-
Эффект радиационной самопо.ляриэации электронов' в поле плоской электромагнитной в.олнн. .
-
Механизм поляризации электронов при фотоэффекта в ультрарелятивистской области энергий.
-
Обнаружение нових закономерностей в спектральном распределении мощности синхротронного" излучения (в рамках классической теории).
-
Численный анализ (в рамках квантовой теории) полной
- a -
мощности, виролтше-ш, поляризаияк, спектра и других характеристик синхротронного излучения.
Апроаааия работу
Основний результаты работы ошіи доложены:
-іга Всесоюзной каучаой конференции но разработке и практическому применению электронных ускорителей (Томск, 1975 г.):
-на У;У Всесоюзной конференции по фазике вакуушого удьїр-іфиолчта. и ого ьзаюл.одейсіЕИй с ьешеством - ВУФ-89 (Иркутск, 1989 г.);
-на Московской городской шсоле молодик ученых "^злучен е рвляїиаистских частиц" (Москва, МГУ, 1983 г.);
-на 13 чтениях по физике Северо-Кавказского научного центра высшей школы (Ростов-на-Дону, РІУ, ISS5); -
-на научная семинарах в Московском государственном униварсмтете, Томском государственном университете, ЙОЭ СОАН СССР, Адыгейском сооударстьакиом петагог«чзско.\« институте.
Все результати рисотн отражены в 38 Г.уОЛГКаЦЙЯХ.
Объем и структура дисс&ртациа
Диссертация состоит из вводэкяя, пяти глав, приложения, 8рк.льчеяия н списка циїирумой литературы. Работа г.оворшт 233 страница текста, 8 рисунков к 8 табДкц. Список ак/срагуры включает 301 нашеяоьэяие.
