Электродинамические процессы в кристаллах при высоких энергиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

российская академия наук

физический институт имени п.н.лебедева

ргб о л

л л л г-г) , • На правах рукописи

| 1} ^О)

УДК 539.122+539.124

СЕРГИЕНКО Владимир Иванович

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

01.04.16 - Физика атомного ядра

и элементарных частиц

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва, 1996

Работа выполнена в Отделении ядерной физики и астрофизики Физического института им. П.Н.Лебедева РАН

Официальные оппоненты: доктор физ.-мат. наук профессор

A.П.Потылицыи

доктор фпз.-мат. паук профессор Ф.П.Денпсов

доктор физ.-мат. наук

B.В. Окороков

Ведущая организация: Институт ядерной физики

им. Б.П.Константинова РАН (г. Гатчина)

Защита состоится " ^ ■■ сз 1996 г в " " часов в Физическом институте им. H.H.Лебедева РАН на заседании Специализированного совета Д002.39.03 но адресу: Москва, Ленинский проспект, 53.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФИАН

Автореферат разослан ЮЧ- " 0%, 199G г.

Ученый секретарь Специализированного совета Д002.39.03

доктор физ.-мат. наук Л.М.Горбунов

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Квантовая электродинамика является наиболее развитой частью квантовой теории поля. В настоящее время наибольший интерес представляет проверка положений квантовой электродинамики для экстремальных условий. Такие условия выполняются, например, в электромагнитных полях большой интенсивности, величина которых порядка характерного квантовоэлсктродпнамического значения:

^о = —— = 1.32 • Ю16волът/см. ей

Такое поле на комптоновской длине волны электрона производит работу, равную массе покоя электрона.

В природе экстремально сильные поля существуют, например, вблизи пульсаров п "черных дыр". В лабораторых условиях сильные поля могут быть получены следующими способами.

- В ориентированных монокристаллах в собственной системе движущихся вдоль кристаллографических осей ультрарелятивпетекпх электронов с энергией в десятки и сотни Гэв.

- При столкновении ускоренных тяжелых ионов.

- При столкновении ультрарелятшзпстских электронов и 7-квантов со сфокусированным мощным лазерным излучением.

Наиболее интересные исследования электродинамических процессов в лазерпом излучении являются очень сложной научно-технической задачей, а данные по столкновению понов сложны для интерпретации.

Для экспериментального изучения процессов в сильных нолях кристаллов требуются электронные и фотонные пучки с энергией в десятки п сотни Гэв. Поэтому выполнение экспериментов возможно, в принципе, лишь на трех - четырех крупнейших ускорителях мира.

Актуальность работы. Во второй половине 80-х годов резко возрос интерес к экспериментальным и теоретическим исследованиям процессов взаимодействия заряженных частиц-и 7-квантов с энергиями в десятки и сотни Гэв с ориентированными кристаллами. Этот интерес был вызван в осповном двумя пршшнами.

Одна из них связана с результатами первых экспериментов, выполненных в ЦЕРНе [.А.Ве1касет е1 а\. Гкуз.ЬеН 1986, 177Б, 2113].

Излучение электронов с энергией 150 - 170 Гэв происходило в полях кристаллографических осей кристаллов кремния п германия. При таких энергиях электронов кристаллическое поле достигало в системе покоя частицы величин 0.5 - 0.9 от значения критического поля Fq. Был обнаружен аномально большой сброс энергии электронами, выразившийся в образовании необычного "Пика Белкасема". Этот эффект привлек большое внимание. Вышло большое число теоретических работ, объясняющих механизм образования этого и ему подобных пиков. Эффект стимулировал проведение ряда эксиериментальных работ, выполненных в ЦЕРНе и ИФВЭ (г.Протвино) но исследованию процессов излучения электронов в интенсивных или сильных полях различных кристаллов.

Первый эксперимент по образованию е+е~-нар в сильных нолях кристалла, выполненный в ЦЕРНе [A.Bclkacem et al. Phys.Rev.Lett., 1984, ■53, 2371), также вызвал оживленные дискуссии. Его данные оказались ошибочными, но, как это нередко бывает, привлекли внимание экспериментаторов и теоретиков к электродинамическим процессам в кристаллах при высоких энергиях.

Другая причина возникшего общего интереса связана с открывшимися новыми, нередко необычными областями практического использования эффектов, возникающих при прохождении частиц через ориентированные кристаллы. Если говорить об уже полученных результатах, то, например, сформировалось такое направление исследований, которое можно назвать "кристаллооптикой пучков". Изогнутые кристаллы используются для вывода из кольца ускорителя и создания пучков положительных частиц. Успешно реализована оригинальная идея использования изогнутой кристаллографической плоскости для измерения сшгаа частицы. В экспериментах, выполненных в Национальной лаборатории Ферми (США), таким образом измерен сшш сигма-гнперона.

В представленной диссертационной работе содержатся материалы актуальных экспериментальных исследований, выполненных в Институте физики высоких энергий (г. Протвино) по теме "Квантовая электродинамика в сильных полях ориентированных кристаллов", включая вопросы использования в экспериментальной технике эффектов развития электромагнитных ливней в кристаллах. Работа выполнена на установке "Каскад" сотрудничеством физиков ФИАН - ФТИ

(г.Харьков) - МИФИ - ИФВЭ - ИЯФ (г.Новосибирск). Автор диссертации, являясь руководителем экспериментов, принимал непосредственное участие во всех этапах работы.

Цель работы. В работе рассмотрены две проблемы, имеющие научный и прикладной характер.

- Одной целью работы является экспериментальное исследование радиационных процессов в существенно квантовой области, происходящих прп прохождении электропов п фотонов высокой энергии в ориентированных кристаллах. Здесь существует несколько задач. Использование кристаллов вольфрама, имеющих по сравнению с другими кристаллами наибольшие потенциалы кристаллографических осей ( до ~ 5 • 10" вольт/см в лабораторной системе), позволило прп энергии до ~ 30 Гэв достичь величины поля близкого к /о в системе частицы. Это дало возможность измерить процессы излучения электронов и фоторо-жденпя пар аналогичные тем, которые измерялись в ЦЕРНе па более легких кристаллах германия и кремния при энергиях > 100 Гэв.

Следующая задача, связанная с предыдущей, заключается в экспериментальном исследовании характеристик специфичных электромагнитных ливней, развивающихся в ориентированных кристаллах.

В работе также рассмотрена возможность осуществления нового, по-впдпмому, наиболее информативного и интересного направления исследований - измерение процессов нелинейной квантовой электродинамики в сильных электромагнитных полях, возникающих при столкновении электропов и фотонов при энергии ~ 100 Гэв с мощным лазерным излучением.

- Другая цель работы заключается в изучении и развитии новой области практического использования радиационных эффектов, обнаруженных в кристаллах. Это область связана с измеренными необычными характеристиками электромагнитных ливней в кристаллах. В работе показана возможность прпменепия лпвневых эффектов в гамма-астрономии для создания гамма-телескопа высокого углового разрешения н в физике высоких энергий для создания спектрометров направленного действия.

Исходя пз задач, исследования проводились на двух типах кристаллов: волфраме п кремппп. Вольфрам обладает напбольшпм осевым потенциалом пз совершенных кристаллов. Кремний является одним

пз самых распространенных, совершенных, сравнительно недорогих кристаллов, имеющих большие размеры и поддающихся сравнительно простой технологической обработке. Поэтому измерение электродинамических процессов в кристаллах кремния выполнено с целью их практического использования.

Норизна работы. Измеренные характеристики существенно квантовых процессов излучения фотонов электронами и фоторожденпя е+е~-пар в кристаллах вольфрама получены впервые и остаются единственными в области энергий ~ 10 — 30 Гэв. Впервые выполнено подробное изучение электромагнитных ливней, образованных в различных кристаллах электронами и 7-квантами с энергией до ~ 30 Гэв. Впервые обнаружен ориентационный эффект ливней от 7-квангов с энергией > 1 Гэв. Впервые детально изучены вопросы практического применения в гамма-астрономии и физике высоких энергий эффектов развития в кристалле электромагнитного ливня. Впервые создана амплитудно-координатная система мечения фотонов высокой энергии.

Научная и практическая значимость. Полученные результаты были пспользоваиы для проверки применимости операторного квазп-класспческого метода для описания радиационных процессов в кристаллах при высоких энергиях. Данные по ливням могут быть использованы как для проверки моделей и теорпп развития ливней в кристаллах, так и для создания новой экспериментальной аппаратуры.

Разработанные конструкции гамма-телескопа высокого углового разрешения могут быть применены в космической гамма-астрономии для идентификации обнаруженных, но пока не отождествленных дискретных источников 7-излучения с известными астрофизическими объектами, оказавшимися в пределах их бокса ошибок. Разработанные конструкции спектрометра полного поглощения, использующего кристаллический конвертор-радиатор и обладающего рядом интересных характеристик, могут быть применены в экспериментах на существующих н планируемых мощных ускорителях для спектрометрии 7-квантов и электронов.

Рассмотренные вопросы регистрации процессов, происходящих при столкновении электронов и 7-квантов с лазерным излучением, могут быть использованы прп подготовке эксперимента, требующего согла-

сованной работы таких сложных установок, как мощного ускорителя п высоконнтенсивного лазера.

По материалу работы получено в соавторстве Авторское свидетельство на изобретение N 1614677 под названием "Способ определения направления пучка 7-квантов".

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международном рабочем совещании по каналированию и другим когерентным эффектам в кристаллах при релятивистских энергиях (г. Орхус, Дания, 1995 г); На Международной конференции по излучению электронов в периодических структурах (Ш1ЕРй-93, г.Томск, 1993 г); на XXII и XXIV Международных конференциях по космическим лучам (г. Дублин, Великобритания, 1991 и г. Рим, Италия, 1995); на XIX, XX и XXI Всесоюзных совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (МГУ, Москва, 1989, 1990, 1991 гг); на I и II Всесоюзных рабочих совещаниях по физике на ВЛЭПП (ИФВЭ, г. Протвино, 1991 и 1992 гг); па Всесоюзном совещании по проблемам применения эффектов каналпроваиия частиц кристаллами в физике высоких энергий (ИФВЭ, г. Протвино, 1991); па 1У Всесоюзной конференции по взаимодействию излучения с твердыми телами (п. Эльбрус, Кабардино-Балкария, 1990 г); на научной сессии Отделения ядерной физики РАН (ИТЭФ, Москва, 1992 г); на Рабочем совещании по программе эксперимента "РОЬЕХ'' (ИФВЭ, Протвино, 1992 г); на Рабочих совещаниях по проблемам взаимодействия заряженных частиц и 7-квантов с сильными полями (ФИАН, Троицк, 1988 и 1989 гг); па научных семинарах Физического института им. П.Н.Лебедева РАН, Отделения ядерной физики и астрофизики ФИАН, Отдела физики высоких энергий ФИАН.

Публикации. Основные результаты диссертации изложены в 27 публикациях, список которых приведен в конце автореферата.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Объем диссертации 175 страниц, включая 60 рисунков.

И. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновывается актуальность диссертации, формулируется ее цель, новизна и значимость, кратко излагается основное содержание работы и ее апробация.

В первой главе дано описание в сокращенном виде экспериментальной установки и ее основных узлов. Показаны методы ориентирования кристаллов и калибровки спектрометров, организация съема информации и обработки экспериментальных данных.

Во второй половине 80-х годов в ИФВЭ, на вторичном электронном пучке протонного ускорителя У-70 была создана экспериментальная установка "Каскад". На этой установке Физическим институтом им. П.Н.Лебедева АН СССР планировалось выполнение целенаправленных исследований электромагнитных процессов на электронном и фотонном пучках высокой энергии. Первые эксперименты на "Каскаде" были посвящены исследованию электродинамических процессов в кристаллах.

Электронный пучок с импульсом 28 Гэв/с имел интенсивность ~ 3 • КУ'е /цикл 4 • 104е~/сек). Четыре пучковые пропорциональные камеры давали возможность измерять трек частицы с точностью до ~ 3 - Ю-5 радиан. Кристаллы кренились вгонпометре, который имел три взаимно перпендикулярные оси вращения, по которым производилась ориентация кристалла. Вращение вокруг горизонтальной и вертикальной осей осуществлялось с шагом ~ 4 • Ю-5 радиан. Конструкция гониометра предусматривала возможность вывода кристалла из пучка и возвращения его обратно с высокой точностью. Для охлаждения кристаллов до температуры жидкого азота был изготовлен компактный криостат, который крепился на рамке гониометра.

Для создания пучка меченых по энергии "/-квантов была сконструирована амплитудно-координатная система меченпя. Электроны излучали тормозные фотоны и, попадая в магнит мочения, отклонялись в многоканальный свинцово-сцпнтилляцпонный спектрометр полного поглощения на сместптелях спектра (МС). МС содержал 27 счетчиков, каждый из которых представляет собой ряд из 40 вертикально ¡¡неположенных пластин сцинтпллятора длиной 220, толщиной 10 мм и переменной ширины, прослоенных свинцовыми пластинами. Сцнн-тилляцпонный свет собирался при помощи сместителя спектра (шиф-

тсра), расположенного сверху над каждым счетчиком. По распределению энерговыделения в счетчиках можно было определить импульс электрона и горизонтальную координату его попадания в МС. По координате определялся угол отклонения электрона в магните мечения и вычислялся еще раз его импульс. Таким образом, система мечения позволяла определять энергию 7-квантов амплитудным и координатным методом одновременно, причем оба метода коррелировали друг с другом. Это дало возможность контролировать стабильность калибровочных коэффициентов МС. Эффективность системы мечения составила 98%. Диапазон энергий меченых 7-квантов можно было менять от ~ 1 Гэв до ~ 26 Гэв. Система мечения способна работать в условиях больших загрузок и интенсивного фона мюонов, пизкоэнергет1гчиых электронов и 7-квантов.

При помощи двух гониометров с кристаллами кремния на установке "Каскад" был создан пучок меченых поляризованных 7-квантов н измерена степень их поляризации. В интервале энергий 14 - 19 Гэв она составила 0.3 ± 0.1.

Вторая глава посвящена исследованию процесса излучения фотонов электронами с энергией 28 Гэв в кристаллах вольфрама. В работе [1] определен инвариантный параметр, характеризующий квантовые эффекты, х — [УоЕ)/(т3ае), где Е, т - энергия и масса электрона, 1'о - усредненный потенциал кристаллографической оси, а$ - радиус экранирования потенциала. С ростом энергии х увеличивается и становится необходимым точный учет квантовой отдачи при излучении. Например, при х = 0.1 вычисленное классическое значение полной интенсивности пзлученпя примерно в 1.5 раза превышает истинное значение. В описываемом эксперименте \ ~ 0.8 в системе покоя электрона и пропесс излучения являлся существенно квантовым.

Теория радпацпонных процессов при высоких энергиях наиболее значительно развита в 80-е годы и опубликована, например, в работах [1-4].

Оппсанпе характера излучения электрона с энергией в десятки и сотни Гэв, входящего в кристалл под углом 9 к кристаллографической осп, зависит от величины этого угла по отношению, например, к "углу сильного поля": в у — Ц / гп [1]. При 0 -С 0 у электрон проходит через поперечное сильное поле цепочкп атомов. Угол отклонения электрона

значительно больше характерного угла излучения г)у = т/Е. В это случае процесс излучения носит магнитотормозной характер, внешне поле меняется слабо на длине формирования излучения и для оиисаш: процесса применимо приближение постоянного поля.

Прп О Oy процесс излучения описывается теорией когерентно! тормозного излучения, основанной на борновском приближении [2].

Промежуточная область углов в ~ Oy наиболее сложна для оппс, ния, т.к. в ней присутствует как магнитотормозной, так и когерен: ный механизм излучения. Существует два общих подхода для опне; ния процессов в этой области. Первый основан на операторном кваз! классическом методе [1], который позволяет, исходя из точных ква] товых выражений, перейти после серии преобразований к величина на классической траектории частицы. Во втором подходе производив разделение поперечного и продольного движения частицы и процесс и лучения выражается через переходы между состояниями поперечно] движения [3,4].

В описываемой работе в качестве мншени использовались монокр: сталлы вольфрама толщиной 1 мм при температуре 293 А" и толщине 0.3 мм прп температурах 293Л' н 77К. В кристалле электроны исткали тормозные 7-кванты и отклонялись полем магнита. Энергия ■ квантов измерялась черепковским спектрометром полного поглощен! в телесном угле 1.3 ■ 10~4 стерадпан.

Ориентационная от угла в зависимость средней энергии излучен! электронов в 1 мм кристалле представлена па рис; 1. Ошибки статист ческие. Спектр включает в себя три области: область сильного пол где основной вклад дает магнитотормозной механизм излучения; пр межуточную область (0 ~ 0.8) миллнрадпан и область когерентно излучения. Кривые рассчитаны по операторному квазикласспческм, приближению [1] для трех случаев: 1 - ориентацнопная зависимое-излучения для идеальных условий (идеальный кристалл вольфрам излучение полностью регистрируется спектрометром); 2 - то же, ч-и кривая 1, но учтено поглощение фотонов, образовавших е+с~-пары кристалле; 3 - ориентационная зависимость для условий эксперимент учтено поглощение фотонов, многократное рассеяние, несовершенст кристалла п расходимость пучка. Из рисунка следует, что пзмере ная величина потерь энергии с точностью не хуже 10% согласуется предсказаниями теории во всем интервале углов.

Чем тоньше кристалл, тем меньше вклад ливневых процессов и рассеяния частиц и более точны измерения радиационных потерь.

Более точное измерение радиационных потерь при разных температурах было выполнено с кристаллом толщиной 0.3 мм. При 0 = 0 средняя энергия излучения для "теплого" и "холодного" кристаллов составила 9.7 ± 0.2 и 10.5 ± 0.2 Гэв, для разориентированного соответственно 2.2 ± 0.2 и 2.1 ± 0.2 Гэв. Сравнение данных с аналогичными расчетными кривыми показало, что для теплого кристалла кривая 3 хорошо согласуется с экспериментальными точками. В холодцом кристалле теоретическая кривая выше точек на ~ 7%. Что касается потерь падбарьерных электронов, то расчетные кривые хорошо согласуются с экспериментальными данными. Можно отметить, что для надбарьер-ных электронов интенсивность излучения в холодном кристалле на 15% выше, чем в теплом.

Радиационная длина аморфного вольфрама равпа 3.5 мм и практически постоянна для электронов высокой энергии. Радиационная длина для электронов с энергией 28 Гэв, движущихся в сильном поле вдоль оси < 111 >, вычисленная с учетом поглощения 7-квантов в теплых кристаллах, составила 0.86 ± 0.05 мм для кристалла толщиной 1 мм и 0.76 ± 0.07 мм для кристалла толщины 0.3.мм.

В третьей гладе представлены результаты измерения существенно квантового процесса фоторождения е+еГ пар в кристаллах при высоких энергиях.

Возможность существования процесса каиалированного фоторождения пар, как обратного процессу каиалированного излучения, рассматривалась в ряде теоретических работ. Для наблюдения его необходима энергия в десятки и сотни Гэв. Поэтому экспериментальное исследование было возможно в принципе на двух - трех крупнейших ускорителях мира на пучках меченых 7-квантов.

В начале главы рассмотрен механизм образования пар. Как и в случае излучения электронов в кристалле существуют три области углов в между импульсом фотона и кристаллографической осью, в которых характер процесса и способы его описапия различны.

Далее представлены экспериментальные данные процесса фоторо-жденпя пар в кристаллах вольфрама, а также для сравнения - кремния. На рис. 2 показана энергетическая зависимость фоторождения

пар в кристалле вольфрама толщиной 1 мм. Измерения выполнены прп температуре кристалла 293К и 77К. Зависимость представлена как отношение вероятности образования пар под пулевым к оси «111» углом к вероятности в разорпентированном кристалле, что соответствует аморфному веществу. Ошибки статистические. Более быстрый рост вероятности в холодном кристалле с увеличением энергии вызван изменением потенциала кристаллографической осп за счет уменьшения амплитуды тепловых колебаний атомов. При низких энергиях образование пар под пулевым углом происходит в основном за счет некогерентного процесса на отдельных атомах, расположенных в однородном поле. Кривые, вычисленные по операторному квазиклассическому приближению, показывают расчетную энергетическую зависимость процесса. Для теплого кристалла можно говорить о согласии в пределах ошибок экспериментальных точек и теоретической кривой. В холодном кристалле точки в основном лежат ниже кривой на 2 - 3 стандартных отклонения.

Измерены вероятности орнентационных зависимостей фоторождения пар в кристалле вольфрама при разных энергиях и двух указанных температурах. Каждая зависимость имеет спад под пулевым углом. Чем ниже энергия 7-кванта, тем шире зависимость и тем под большим углом 0 располагается максимум, обусловленный когерентными процессами. Охлаждение кристалла привело к увеличению вероятности во всей области углов. Наиболее быстрый рост вероятности наблюдается под нулевым углом. Это приводит к изменению формы зависимости. Например, прп энергии 20 Гэв в холодном кристалле спада под нулевым углом практически дет.

Вероятность фоторожденпя пар под нулевым углом в кристалле кремния в интервале энергией от 1 до 25 Гэв постоянна в пределах ошпбок и равна вероятности в разорпентированном кремнпп.

Измерено распределение но импульсу позитронов пар из кристалла вольфрама толщиной 0.3 мм, образованных 7-квантами со средней энергией 18 Гэв. При разорпентированном кристалле распределение в пределах ошибок соответствует спектру для аморфного вещества. Спектр позитронов, образовавшихся в ориентированном на ось < 111 > кристалле, имеет асимметричную форму. Такое перераспределение объяснимо быстрой потерей энергии позитронами на излучение при их движешш вблизи оси. За счет излучения уменьшается число

позитронов с энергиями е = Е+/Е7 > 0.5 и увеличивается с малыми е < 0.5.

В четвертой главе выполнено экспериментальное исследование электромагнитных ливней, образованных в кристаллах вольфрама и кремния электронами и 7-квантами.

Ливни в кристалле значительно сложнее ливней в аморфном веществе. Теория таких ливней разработана наиболее полно в работах [1,2]. Экспериментальное их исследование только начинается.

При измерении вероятности фоторожденпя пар в вольфраме было обнаружено, что нары в кристалле интенсивно излучают фотоны. Орп-ентационная зависимость (о/з) суммарной энергии фотонов по ширине практически равна о/з, представленной на рис. 1, хотя зависимость от в вероятности конверсии первичного 7-кванта более чем в два раза шире и имеет понижение прп 9 = 0. Это является свидетельством того, что прп указанной энергии быстрое развитие ливня происходит в основном за счет излучения 7-кваптов заряженными частицами вблизи нулевого угла, а образование пар вторичными 7-квантамн идет главным образом за счет обычного механизма Бете-Гаптлера. Развивается специфичный ливень с большим числом фотонов.

На рпс. 3 представлены о/з средней амплитуды сигналов с первого счетчика составного черенковского спектрометра (СЧС), расположенного за кристаллом кремния толщиной 20 мм. СЧС состоял из 10 расположенных друг за другом независимых счетчиков с радиаторами из свинцового стекла толщиной по одной радиационной единице. Амплитуда пропорциональна энерговыделению на черенковское излучение заряженных частиц в ливпе. Ориентация осуществлялась осью < 110 > па пучок меченых 7-квантов с энергией 0.5 - 25 Гэв. Из рисунка следует, что с увеличением энергии первичных 7-квантов ширина на половине высоты орнентационпых зависимостей уменьшается, а энер-говыделснпс и счетчике растет. Оно проявляется прп энергии ~ 1 Гэв п увеличивается вдвое при ~ 20 Гэв. Фактически на этом рисунке представлена пороговая по энергии 7-квантов картина развития ливня в кристалле. Поэтому, как изучение, так и практическое использование ливневых процессов в кристаллах представляет реальный интерес при энергиях > 1 Гэв.

С увеличением толщины кристалла ширина о/з энерговьтделепия

в первом ечетчшсе растет. Само энерговыделенпе при нулевом угл растет по абсолютной величине, но уменьшается относительно энергс выделения прп разориснтированном кристалле.

Для изучения характеристик ливня в кристалле был применен ме тод каскадных кривых. Ливень начинается в кристалле, затем перехс дпт в составной черенковский спектрометр и, развиваясь в свинцово: стекле, дает каскадную кривую энерговыделения в каждом счетчике Механизм развития ливня в стекле известен, поэтому сравнение фор! кривых, полученных при разориснтированном и ориентированном крп сталле, позволяет судить об изменении спектра выходящих из него ча стнц и 7-квантов.

Были измерены каскадные кривые, образованные в кристалла: вольфрама электродами с энергией 28 Гэв и 7-квантами с энергие: 8-27 Гэв. Разорпентировапный кристалл играет роль пассивно г конвертора, который мало влияет на развитие ливня в СЧС. Орпен тация кристалла меняет форму кривых. Происходит пререрасиределе ние энерговыделения путем увеличения его в ряде первых счетчпко; за счет уменьшения в последних. Максимумы кривых сдвигаются 1 началу ливня и этот сдвиг увеличивается с энергией. Такое возмож но в том случае, если кристалл становится активным конвертором с сокращающейся радиационной длиной. По каскадным кривым был; измерена радиационная длина как функция энергии 7-квантов. Опреде ленная таким способом радиационная длина кристалла для электроно! с энергией 28 Гэв составила 0.8 ± 0.1 мм, что хорошо согласуется сс значением 0.8С ± 0.05 мм, которое было вычислено по раднациопиы.\ потерям электронов в том же кристалле.

По каскадной кривой видно, что прп ориентации кристалла нап большее увеличение энерговыделения происходит в иервом счетчике Это свидетельствует, что измерение спектра частиц из кристалла про исходит за счет увеличения числа низкоэнергетичных частиц, которьк поглощаются небольшим количеством свинцового стекла.

Был разработан метод получения, спектров заряженных частиц х 7-квантов из ориентированного кристалла: йК{е±)/йЕ и с1!\Ц^))¿Е1 Первый этап его заключался в моделировании ливня в аморфное вольфраме и свинцовом стекле и подгонке расчетных кривых к экспе риментально измеренным. На втором этапе использовались получен ные соотношения между амплитудами сигналов со счетчиков и числом

прошедших через нпх частиц. Изменялось число и энергия начальных частиц, входивших в СЧС, и моделировалось развитие от них ливня в свинцовом стекле. При определенных спектрах начальных заряженных частиц и 7-квантов достигалось максимальное совпадение экспериментально измеренной и расчетной каскадных кривых.

В пятой главе рассмотрена область применения в экспериментальной физике и технике неизогнутых кристаллов, основанная на особенностях развития в них электромагнитных ливней.

Измерения ориептацпонного эффекта ливня на кристалле кремния (рис. 3) показали, что эффект ливня проявляется уже при энергиях > 1 Гэв и растет с увеличением энергии. При энергии ~ 1Гэв отношение средних максимальной и минимальной амплитуд незначительно и составляет ~ 10%. Если использовать не среднюю амплитуду, а коэффициент трансформации амплитудного спектра, который определяется как отношение числа событий в правой части амплитудного спектра к числу событий в левой части относительно некой выбранной амплитуды, то превышение в максимуме становится порядка 100%. Орпептаци-онный эффект лпвня и выбранный простои метод измерения позволил использовать его для определения положения в пространстве источника 7-квантов с энергией > 1 Гэв. Детектор в простом случае состоит из закрепленного в гониометрическом устройстве кристаллического конвертора с ориентированной кристаллографической осью, амплитудного счетчика за ним и, возможно, спектрометра для измерения энергии 7-квантов. Меняя угол 0 между кристаллографической осью и источником 7- квантов путем поворота конвертора и проведя при каждом угле серию измерений, можпо получить ориептацноиную кривую усредненных сигналов со счетчика, по которой можно определить положение в пространстве источника. Этот метод использовался во время экспериментов для орнептпровнпя кристаллов на пучок. Он отличается от используемых ранее большой простотой аппаратуры, не требует магнитного поля за кристаллом для выделения фотонного спектра. Важной особенностью является то, что он позволяет ориентировать кристаллы на пучке 7-кваптов.

Возможно, что наиболее интересное применение этот метод имеет в гамма- астрономии. Он может быть использован для создания 7 -тслескоиа высокого углового разрешения, регистрирующего 7-кванты

с энергией Е1 > 1 Гэв. Такой телескоп, размещенный на спутнике в космосе, способен идентифицировать ряд обнаруженных, но пока не отождествленных дискретных источников 7 -излучения с известными астрофизическими объектами, оказавшимися в пределах их бокса ошибок.

Разработаны две конструкции гамма-телескопа, представленные на рис. 4. Выполнено моделирование работы телескопа с кристаллическим конвертором в условиях, близких к реальным. Принятые в расчетах интенсивности потоков от точечного источника и изотропного фоиа космического 7-пзлучення составляли соответственно Ю-7 см-2' сек-1 и Ю-4 ст~2 сек-1 стер-1 для энергии Еу > 1 Гэв. Показано, что телескоп должен иметь аппаратуру, позволяющую определять направление 7-квантов и с ее иомощью сиижать фон путем уменьшения угловой апертуры регистрируемых 7-квантов. Установлено, что обычные координатные годоскопы Н1 и Н2 способны восстанавливать трек 7-кнанта но -ливню из кристалла с необходимой точностью.

В другой конструкции телескопа трековая система ТС представляет из себя стандартно используемую конфигурацию из многозазорных проволочных камер, прослоенных пластинами аморфного конвертора. Кристаллический конвертор расположен за ТС. Преимущество этой конструкции в том, что кристаллический конвертор не влияет на работу трековой системы и дает дополнительную информацию о положении источника 7-квантов. Интересен вариант использования в качестве конвертора искусственных прозрачных кристаллов, например, тяжелого граната, имеющего совершенную кристаллическую решетку. В этом случае конвертор одновременно будет выполнять функции счетчика С и совместыо со спектрометром Сп измерять энергию 7-кванта.

Другая область применения эффектов развития ливня: в кристалле относится к физике высоких энергий для спектрометрии 7-квантов и электронов с энергией в сотни Гэв. Описано две конструкции спектрометров направленного действия. В простом варианте такой спектрометр представляет из себя обычный спектрометр полного поглощения с радиатором, например, из свинцового стекла, перед которым расположен конвертор из ориентированного монокристалла. Показано, что за счет эффективного дробления конвертором энергии начальной частицы, спектрометру требуется меньшие продольные размеры для поглощения линия. Приведен ряд характеристик спектрометра.

Изучение особенностей развития ливня в толстых кристаллах позволило разработать конструкцию спектрометра с толстым прозрачным кристаллическим конвертором. Такой конвертор уменьшает зависимость работы спектрометра от его направленности на мишень.

В шестой главе рассмотрены процессы нелинейной квантовой электродинамики, происходящие прп столкновении электронов и 7-квантов с энергией ~ 100 Гэв с мощным лазерным излучением, а также физические и технические вопросы, решение которых необходимо для проведепия таких экспериментов. Исследование этих процессов является логическим продолжением экспериментов с кристаллами. В отлнчие от кристаллов, где на первый план выходят проблемы правильного описания потенциала кристаллографической оси (плоскости), многократного рассеяния и т.д., изучение взаимодействий частиц с сильным полем электромагнитной волны позволяет получить наиболее чистые результаты. Меняя такие начальные условия, как энергию и поляризацию частиц, интенсивность, длину волны и поляризацию лазерного излучения, можно добиться самых полных данных об изучаемых процессах. Экспериментально процессы не исследованы и здесь возможно проявление неминимального электромагнитного взаимодействпя.

Показано, что на излучение фотонов электронами и образование пар фотонами самым существенным образом влияет поляризация начальных частиц и волпы. Она сказывается как на вероятностях процессов, так и на характеристиках образовавшихся частиц.

В работе рассмотрены вопросы формирования фотонной мишени, требования к пучкам частиц, проблемы фона, оценки выхода 7-квантов и пар. Показаны другие задачи, которые могут быть исследованы в этом сложном эксперименте, Требующем синхронной работы мощного ускорителя п фемтосекундного лазера.

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты представленной работы состоят в следующем: 1. Измерены ориентационные зависимости существенно квантового процесса излучения электронов с энергией 28 Гэв в кристаллах вольф-

рама. Значение квантового параметра характеризующего поле в системе покоя электрона, составило в вольфраме величину 0.8, что сравнимо со значениями 0.5 и 0.9, достигнутыми в ЦЕРНс на кристаллах кремния и германия прп энергиях 150 - 170 Гэв. Такпм образом, показана возможность исследования квантовых свойств излучения при существенно меньших энергиях. Сравнение экспериментальных данных с расчетными, выполненными на основе операторного квазиклассического приближения, показало их согласие с точностью не хуже 10%. Это свидетельствует о применимости разработанного теоретического метода для описания процесса при указанной энергпп п параметрах кристаллов. Показано, что происходит сокращение радиационной длины в вольфраме с 3.5 мм до 0.80 мм в ориентированном кристалле толщиной 1 мм и до 0.76 в кристалле толщиной 0.3 мм.

2. Измерены вероятности существенно квантового процесса фото-рожденпя электрон-позптронных пар в зависимости от энергии 7-квантов, температуры и угла ориентации кристалла вольфрама. Вероятность не постоянна, как в аморфном веществе, а увеличивается с энергией. При охлаждении до температуры 77К вероятность растет быстрее и при энергии 20 Гэв становится приблизительно в два раза больше, чем в кристалле с температурой 293К. Экспериментальные данные согласуются в пределах ошибок с расчетными зависимостями, вычисленными в рамках операторного квазиклассичского приближения. Ориентационная зависимость фоторождения пар имеет характерную форму с понижением под нулевым углом и смещенным но углу максимумом. Она в два - три раза шире ориентационной зависимости радиационных потерь электронов в этом же кристалле. С ростом энергии и понижением температуры ширина уменьшается, максимум смещается к нулевому углу. Это свидетельствует о более быстром росте вероятности процесса в постоянном поле по сравнению с когерентным. Все эти характеристики отсутствуют в кристалле кремния, имеющем более слабый потенциал кристаллографической оси.

Показано, что образовавшиеся под нулевым углом в кристалле вольфрама иары начинают интенсивно терять энергию на излучение. В результате их импульсное распределение становится асимметричным со смещеппем в область малых значений, а вторичные 7-кванты дают начало электромагнитному ливню.

3. Измерены ориентацпонные зависимости развития в кристаллах

электромагнитных линией, образованных электронами и 7-квантамп в кристаллах вольфрама и кремния. Определено, что интенсивное развитие ливня в ориентированном на ось кристалле начинается с энергии 7-кваитов > 1 Гэв. Ширина зависимости 01гределяется процессом излучения электронов и позитронов и совпадает по величине с аналогичной зависимостью радиационных потерь этих частиц в том же кристалле. С увеличением толщины кристалла орпентационная зависимость расширяется.

4. Измерены каскадные кривые ливней, выходящих из кристаллов и развивающихся далее в составном черенковском спектрометре. При ориентации кристалла каскадная кривая меняет форму, увеличиваясь по высоте в начальной части и сдвигаясь к началу ливня. Это происходит за счет сокращения эффективной радиационной единицы длины кристалла. По каскадным кривым измерена радиационная длина кристалла как функция энергии первичных 7-квантов.

Разработан метод определения по каскадным кривым дифференциальных спектров dN¡dE заряженных частиц и 7-кваитов. Определено, что при ориентации кристалла резко увеличивается число выходящих из него 7-квантов и заряженных частиц низкой энергии.

6. Разработан метод определения с высокой угловой точностью положения в пространстве источника 7-квантов с энергией > 1 Гэв. Метод может быть использован в космической гамма-астрономии для создания гамма- телескопа нового типа. Этот же метод позволяет простым способом ориентировать кристаллы на пучке 7-квантов, что и выполнялось во время экспериментов.

7. Разработаны две конструкции 7-телескопов высокого углового разрешения, использующих указанный метод: телескоп с кристаллическим конвертором и телескоп с кристаллическим спектрометром. Конструкции выбрапы на основе моделирования работы телескопов в условиях близких к реальным. Показана возможность определения телескопом положения в пространстве точечного источника 7-квантов с интенсивностью на три порядка меньше интенсивности изотропного фона.

8. Разработаны две конструкции спектрометров полного поглощения: спектрометра с кристаллическим конвертором и спектрометра с прозрачпым кристаллом. Приборы предназначены для спектрометрии 7-квантов и электронов высокой энергии. Показано, что приме-

нение кристалла позволяет существенно уменьшить продольный ра: мер спектрометра и улучшить разделение адронов от электронов и ' квантов.

9. Рассмотрена проблематика исследований процессов нелинейлс квантовой электродинамики излучения фотонов электронами н обр; зования пар фотонами в сильном лазерном поле, а также научи технические вопросы, решение которых необходимо для вьшолнеш таких экспериментов.

10. Разработана и создана амплитудно-координатная система меч ния фотонов высокой энергии, способная работать в условиях болыш загрузок и высокого уровня фона мюонов, мягких фотонов и электр нов.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. В.II.Байер, В.А.Басков, В.Б.Ганеяко, Б.Б.Говорков, В.Н.Заиол ский, В.В.Ким, Л.Я.Колесников, Б.И.Лучков, В.А.Мапшеев; С.И.Н

кольский, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергиенко, П.В.Сорокин, М.Н.Стрих нов, В.Ю.Тугаенко, В.Л.Хабло, П.А.Черенков. "Квантовая электрод намика в сильных полях ориентированных кристаллов (Проект эь перимента)". Препринт Физического института им. П.Н.Лебедева А СССР, Москва, 1988.

2. В.А.Басков, В.В.Ким, И.В.Коноров, В.И.Сергиенко, В.А.Хаб;: "Установка для исследования взаимодействия электромагнитных I: лучений с ориентированными кристаллами". ПТЭ, 1990, N 5, 5 60.//В.А.Басков, В.В.Ким, В.И.Сергиенко, В.А.Хабло."Установка д, исследования процессов в сильных полях ориентированных крпста лов". Препринт ФИАН N 50, Москва, 1988.

3. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущин, Ю.В.Жебровский, В.В. Ким, Л.Я.Колесников, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, В.Л.Мпхалев, А.1 Рубашкин, В.И.Сергиенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Измерение г ляризацпи пучка 7-квантов". Материалы Всесоюзного совещания проблемам применения эффектов каналировапия частиц кристалла: в физике высоких энергий, Протвино, 1991, 71-72.

4. У.А.Ваякоу, У.А.КЬаЫо, У.У.Кпп. V.I.Scгgieпko. "А

system for high- energy photons based on a multichannel lead-scintillator total absorption spectrometer and using of spectrum shifters''. Nucl. Inst. Meth. in Phys. Res., 1990, A297, 329-334.// В.А.Басков, В.В.Ким, В.И.Сергиенко, В.А.Хабло. "Система мочения фотонов высокой энергии па установке "Каскад". Препрпнт ФИАН 28, Москва, 1988.

5. В.А.Басков, В.В.Ким, И.В.Коноров, A.M. Нугуманов, К.Г.Общщн, В.И.Сергиенко, А.В.Тарасов, В.А.Хабло. "Многоканальный свиниово-сцинтилляциоиный спектрометр полного поглощения на смесгителях спектра". Препринт ФИАН 293, Москва, 1987.

6. V.A.Baskov, V.B.Ganenko, B.B.Govorkov, V.N.Zapol'sky, V.V.Kim, L.Ya.Kolesnikov, B.I.Luchkov, V.A.Maisheev, A.L.Rubashkin, V.I.Sergien-ko, P.V.Sorokin, V.Yu.Tugaenko, V.A.Khablo, Yu.V.Chernov, V.I.Yumaiov. "Radiation losses of 28 GeV/c electrons in an oriented tungsten crystal". Preprint Lebedev Phys. Institute N 144, Moscow, 1988.

7. Байер B.H., Басков В.А., Ганенко В.Б., Говорков Б.Б.,В.Н.Заполь-скпй, Катков В.М., Ким В.В., Колесников Л.Я., Лучков Б.И., Маише-ев В.А., Рубашкнн А.Л., Сергиенко В.И., Сорокин П.В., Страховенко В.М., Тугаенко В.Ю., Хабло В.А., Чернов Ю.В., Юматов В.И. "Излучение электронов с энергией 28 Гэв в толстом кристалле вольфрама". Письма в ЖЭТФ, 1989, т. 49, 533-535.

8. Байер В.Н., Басков В.А., Ганенко В.Б., Говорков Б.Б., Жебровский Ю.В., Катков В.М., Ким В.В., Колесников Л.Я., Лучков Б.И., Мапшеев В.А., Рубашкнн А.Л., Сергиенко В.И., Сорокин П.В., Страховенко В.М., Тугаенко В.Ю., Хабло В.А. "Излучение электронов в кристаллах вольфрама". ЖЭТФ, 1992, т. 101, 1351-1354.

9. V.A.Baskov, V.B.Ganenko, B.B.Govorkov, V.N.Zapol'sky, V.V.Kim, L.Ya.Kolesnikov, B.I.Luchkov, V.A.Maisheev, A.L.Rubashkin, V.I.Sergien-ko, P.V.Sorokin, V.Yu.Tugaenko, V.A.Khablo, V.I.Yumatov. "Electron-posi-tron pair production by gamma quanta with energies from 13 to 25 GeV in oriented tungsten crystals". Preprint FIAN N 143, Moscow, 1988.

10. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, Ю.В.Жебровский, В.Н.Запольскпй, В.В.Кпм, Л.Я. Колесников, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маншеев, К.Г.Обпдин, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергиенко, В.10.Тугаенко, В.А.Хабло, В.И.Юматов. "Образование е+г.~-пар 7-квантами высокой энергии в кристалле вольфрама". Тезисы докладов XIX Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, МГУ, 1989, 85.

11. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, К).В.Жебровский, В.Н.Заиольскип, В.В.Ким, Л.Я. Колесников, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, К.Г.Обид1ш, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло, В.И.Юматов. "Излучение е+е~"-пар с энергией 8-26 Гэв в толстом кристалле вольфрама". Тезисы докладов XIX Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, МГУ, 1989, 84.

12. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущин, 10.В.Жебровский, В.В. Ким, Л.Я.Колеснпков, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло, О.В.Чуников. "Ори ентацнонная зависимость каскадных процессов в кристаллах кремния". Письма в ЖЭТФ, 1989, 50, 395-397.

13. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, Ю.В.Жебровский, В.В.Ким, Л.Я.Колеснпков, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергиепко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Электромагнитные лпвнп в ориентированном кристалле вольфрама от 7- квантов с энергией 8-27 Гэв". Письма в ЖЭТФ, 1993, 57, 282-285.

14. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущин, Ю.В.Жебровский, В.В. Ким, Л.Я.Колеснпков, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев. А.Л.Рубашкин, В.И.Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Электромагнитные лпвнп от 7-квантов с энергией 9-27 Гэв в ориентированных кристаллах вольфрама". Тезисы докладов XXI Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, МГУ, 1990, 61.

15. V.A.Baskov, V.A.Khablo, V.V.Kim, I.V.Koiiorov, V.I.Sergienko, V.B.Ganenko, V.A.Guschin, L.Ya.Kolesmkov, A.L.Rubashkin, Yu.V.Zheb-rovsky, O.V.Chupicov, B.I.Luchkov, V.Yu.Tugaenko, V.A.Maisheev. "Electromagnetic showers induced by high energy electrons in aligned tungsten crystals". Radiation Effects and Defects in Solids, 1993, Vol. 25, 23-28.

16. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущин, Ю.В.Жебровский, В.В. Ким, Л.Я.Колеснпков, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Развитие электромагнитных ливней в ориентированных крпсталлах вольфрама". Письма в ЖЭТФ, 1990, 52, 740-742.

17. В.А.Басков, Б.Б.Говорков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущпн, Ю.В.Жебровский, В.В.Ким, Л.Я.Колеснпков, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, А.Л.Рубашкин, В.И.Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло.

" Орпентацпонная зависимость развития электромагнитных ливней в кристалле вольфрама". Письма в ЖЭТФ, 1990, 52, 1082-1084.

18. В.А.Басков, В.Б.Ганенко, В.А.Гущин, Ю.В.Жебровский, В.В. Кпм, JI.Я.Колесников, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, В.А.Маишеев, А.Л.Ру-башкин, В.И.Сергиенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. О.В.Чуппков. "Исследование электромагнитных ливней, развивающихся под действием электронов п фотонов высокой энергии в ориентированных кристаллах вольфрама". Материалы XX Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, МГУ, 1990, 103-105.

19. В.А.Басков, В.Б.Гапепко, В.А.Гущин, Ю.В.Жебровский, В.В. Ким, Л.Я.Колесников, И.В.Коноров, Б.И.Лучков, А.Л.Рубашкпн, В.И. Сергпенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Ориентирование мопокрпстал-лов по выходу электромагнитного ливня", ПТЭ, 1990, N б, 73-75.

20. V.A.Baskov, O.V.Chupikov, V.A.Khablo, V.V.Kim, B.I.Luchkov, V.I.Sergienko, V.Yu.Tugaenko. "High resolution gamma-telescope with monocrystal converter". Preprint MPEI 045-91. Moskow. 1991.

21. V.A.Khablo, B.I.Luchkov, V.I.Sergienko, V.Yu.Tugaenko. "Gamma-teleskope with crystal converter". Preprint LPI. Moskow. 1991. // В.А.Басков, В.В.Ким, Б.И.Лучков, В.И.Сергиенко, В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло. "Гамма-телескоп с кристаллическим конвертором". ПТЭ (в печати).

22. В.А.Басков, Б.Б.Говорков, В.В.Ким, Б-И.Лучков, В.И.Сергиенко, В.А.Хабло. "Применение ориентированных кристаллов в спектрометрии 7-квантов п электронов". Краткие сообщения но физике N 9,10, Москва, 1992, 41-46.

23. В.А.Басков, Б.Б.Говорков, В.В.Ким, Б.И.Лучков, В.И.Сергиенко. В.Ю.Тугаенко, В.А.Хабло, Юматов В.И. "Разделение адронов и электронов высокой энергии с помощью ориентированных кристаллов вольфрама". Письма в ЖЭТФ, 1992, 56, 233-236.

24. V.A.Baskov, V.A.Khablo, V.V.Kim, B.I.Luchkov, V.I.Sergienko, V.Yu, Tugaenko. "Electromagnetic showers in aligned crystals". Proc. of Int. Workshop on Channeling and Other Coherent Crystal Effects at Relativistic Energy. Aarlius, Denmark, 1995 (in publishing).

25. В.И.Сергиенко. "Квантовая электродинамика сильных полей на ВЛЭПП". Труды 1 Всесоюзного рабочего совещанпя "Физика па ВЛЭПП", 1991, т. 2, 149-150.

26. P.G.Kryukov, A.I.Nikishov, V.I.Ritus, V.I.Sergienko. "Photon Emission by Electron in Strong Laser Field". Proc. of Int. Symp. RREPS-93, Tomsk, 1993.

27. P.G.Kryukov, A.I.Nikishov, V.I.Ritus, V.I.Sergienko. "Feasibility of experimental investigation of nonlinear QED processes - photon emission by electrons and pair creation by photons in strong laser field". Russian Laser Research. 1994, V.15, No.4, 351-376 // Preprint LPI, No. 11, M. 1993.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. В.II.Байер, В.М.Катков, В.М.Страховенко. "Электромагнитные процессы прп высокой энергии в ориентированных монокристаллах". Нойоспбнрск, "Наука", 1989.// "Взаимодействие электронов п фотонов высокой энергии с кристаллами". УФН, 1989, т. 159, вып. 3, 456-491.

2. А.И.Ахиезер, Н.Ф.Шульга. "Электродинамика высоких энергий в веществе". Москва, Наука, 1993.

3. В.А.Базылев, Н.К.Жеваго. "Излучение быстрых частиц в веществе и во внешних полях". Москва, "Наука", 1987. // Каналирование быстрых частиц п связанные с ними явления". УФН, 1990, т. 160, вып. 12, 47-90.

4. В.Г.Барышевскпй, В.В.Тихомиров. ''Радиационные процессы маг-нитотормозного типа в кристаллах и сопровождающие их поляризационные явления". УФН, т. 159, вып. 3, 529-565.

18

14 -

10

Ч=<АЕ^Л/Е 0.

0.6

0.4

0.2

&, мрад

Рис. 1. Ориентационная зависимость радиационных потерь электронов с Е=28 Гэв в кристалле вольфрама толщиной 1 мм. Штриховые линии - потери в разориентированном кристалле, 1-3 - теоретические кривые.

2.5-

2.0

1.5-

1.0-

у/„Л>/р

/

/i

Л

/

/ к

/ 4

у

чх-

10

"1Г

Ж

25

,, Гэв

Рис. 2. Энергетическая зависимость фоторождения пар под нулевым углом в кристалле вольфрама: точки » - при температуре 293К; точки о - 77К. Пунктирные кривые - расчетные зависимости.

и о'

и 16

Ен О

лГ

-я; ч/

II "

О

% 4

й

О ♦

О

-тЧН

6 200 0, мрад

Рис. 3. Ориентационные зависимости средней амплитуды си налов со счетчика СЧС, регистрировавшего ливни в кристал кремния, образованные у- квантами с энергией: • - 0.5-3 Гэв; < 3-5 Гэв; V - 5-10 Гэв; V - 10-15 Гэв; А - 15-20 Гэв; О - 20-25 Гэ1

А

К Н1

Н2 б

Си

а)

б)

ТС

К

V

с

Сп

Рис. 4. Схема гамма-телескопа высокого углового разрешен] а) с кристаллическим конвертором; б) с кристаллическим спект] метром. А - антисовпадательный счетчик; К - кристаллическ конвертор; Н1, Н2 - трековые годоскоиы; ТС - трековая систе»

V»

С - черенковский счетчик; Сп - спектрометр.

*