Синхротронное излучение

Синхротронное (или магнитотормозное) излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями по траекториям, искривлённым за счет магнитного поля.

Природа синхротронного излученияПравить

Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям в магнитном поле, происходящее на гиромагнитной частоте   (где   — заряд,   — масса частицы) и её первых гармониках называют циклотронным излучением. С увеличением скорости частицы интенсивность высоких гармоник возрастает — это явление может быть интерпретировано как сокращение длины волны излучения вдоль направления движения частицы вследствие эффекта Доплера.

Для релятивистских частиц с энергией   излучение в области высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора  .

Максимум излучения частицы с энергией  , движущейся в магнитном поле с составляющей  , перпендикулярной вектору скорости частицы, приходится на частоту:

  Гц,

при этом мощность излучения релятивистской частицы с энергией   пропорциональна квадрату энергии при постоянном магнитном поле:

  эВ/с.

Поскольку мощность синхротронного излучения частицы сильно зависит от массы, то наибольшее значение такое излучение имеет для лёгких частиц — электронов и позитронов.

В плоскости орбиты электрона излучение поляризовано линейно с вектором  , лежащим в плоскости орбиты. На некотором угловом расстоянии от этой плоскости наблюдается эллиптическая поляризация, знаки по обе стороны от плоскости орбиты противоположны.

Свойства синхротронного излученияПравить

Синхротронное излучение пучка электронов в магнитном поле приводит к радиационной самополяризации электронов в пучке (Эффект Соколова — Тернова). Это явление используется в технике для создания пучка поляризованных электронов.

Синхротронное излучение в природеПравить

Наблюдается в Крабовидной туманности и многих других космических объектах.

Синхротронное излучение в техникеПравить

Неэлектромагнитное синхротронное излучениеПравить

Ускоренно движущиеся в магнитном поле заряженные частицы должны излучать не только электромагнитное, но и, с очень малой интенсивностью, все остальные поля, с которыми они взаимодействуют. Все частицы должны излучать гравитационные волны. Протоны должны распадаться и превращаться в другие частицы с излучением пи-мезонов, позитронов и нейтрино ( ).[1]

С точки зрения наблюдателя в ускоренной системе отсчета, процесс распада протона вызывается столкновением протона с тепловым фоном различных частиц (эффект Унру). Для экспериментального обнаружения распада ускоренного протона необходимы очень большие ускорения, которые пока невозможно создать.[2]

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

СсылкиПравить

  • Физическая энциклопедия, т. 4 — М.: Большая Российская Энциклопедия стр. 532 и стр. 533.