Классическая и квантовая теория процессов излучения релятивистских частиц во внешних электромагнитных полях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

120 0Д 3 2

таюкий ГОСТДАГСШИШД ЖЙЕГСШЕТ

На правая рукописи

КОПЫГОВ ГЕННАДИЙ ФИЛИППОВИЧ

УЖ 531.18.539.124.7.

1КАССИЧЕСШ И КВАНТОВАЛ 'ÏEOiiW ПРОЦЕСОО ИЗЛУЧЕНИЯ РЕЛЯТИВКСТШХ ЧАСТИЦ ВО ШЖШХ ЗЛШТГОМАШШШ.ПОЛЯХ

/01.04.02.-теоретическая физика/

А п ч о р s sí» ö р а г ■ диссертации «а соискание ученой степени доктора $ г .о - * «т с mi т и ч о с к « s наук

-193Е-

Работа выполнена ь Адыгейском государственном педагогической институте

Офидйолькиа оппоненты:

Накнпш И.М. д.ф, -м.н. .профессор

IТомский политехнический институт),

Холошй Б. В. д. ф.-и, н. профессор С Московский энергетический институт),

Шаповалов А, В. д. ф, -м. н. (Тоиский университет)

Ведущая организация: физический факультет Московского государства!! университета

Защита состоится "_"___1992 г. в_

ни заседании Специализированного совета Д 063.53.07 по защите дсктс диссертаций в Тоыскоы государственном университете

С диссертацией ыозшо ознакомиться в научной библиотеке Томского гоаударогвзииого университета

Аьторо1 фврат разослан "__"__. ' 1992 г.

'Учеиий сакр^г-арь Спецяаяиа ировавюго совета

- з

.,/ ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТ» • I

Диссертация посвящена нроолеш иэлученмя . релятивистских заряхенних частиц во внешних электромагнитных полях.

Актуальность теми непосредственно определяется одной из центральных задач современной физики - создание источников интенсивного спонтанного м вину* иного ультрафиолетового, рентгеновского и у - излучения. Ьсаетороннее исследование вопросов иэлучонил релятивистски* частии ио внешних электромагнитных полян имивт Оольшое значение в свяли с развитием теории и практики ускорителей, накопительных колой,в построении теории высокотемпературной плазмы, а экспериментальной проверке гипотез о природе космического радиоизлучения.

Синхротронное излучение, возникающее при движении рвЛЯТИВИСТСК'(Х электронов по окружности ИЛИ 110 винтоиой линии, является пока олмнстьенним источником света в области вакуумного ультрафиолета и мягкого рентгена. Поэтому погроаноп изучение свойств этого излучения до > сиз пор остается актуальной задачей.

Пройлет генерации иысокочастотнсго излучения тесно связана с другой вазшейшей проблемой современной экспериментальной физики - получением пучпоа поляриэоеанимх по. сгкиу частиц. В диесортаимн теоретически предсказан новь!) кюдтогиз эффект радиационной саыополяриэаиии за счет гп!>н7ам»ого излучения при движений элзктрона в поле плоской гэяохтрогзд-нитноЯ волны, аналогичной эффекту Сскояоад-Торп.т а сюнхрот^ойиоа кьлучшин. Бурное развитие лазерной техиякн н полу«!енм8 мошянх пучиоа ыонохроштнческогс получения слутат ап'к/лон к изучению нелинейных процессов в пола плоптссп тзехтрошгпитйой волн», которым швяо эффективно описать пояд хазара.

Цель работы заключается в, построении теории излучения заряженных релятивистских частш во внешних электромагнитных полях с учетом релятивистских, квантовых и спиновых свойств.

Научная новизна работы

1. Определен строгий критерий образования волновой зоны излучения с использованием углового распределения мгновенного излучения точечного заряда, движущегося произвольным образом.

2. Проведено подробное исследование угловых распределений мгновенного излучения произвольно движущегося заряда и угловых распределений компонент линейной поляризации синхротронного излучения.

3. 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. Подробно изучен спектральный состав и угловое распределение излучения электрона, движущегося в поле гарелушчески • амшштудно-моаудированной (ГАМ) волни и магнитном поло. ;

5. Получены результаты изменения электронного КПД в зависимости от длины пролетного пространства и поляризации электромагнитной волны в задаче о взаимодействии электронного пучка с полем Редмонда.

6. Показано, что нормированное на единицу распределение по гармоникам мощности спонтанного излучения электрона, движущегося в бесконечном плоском магнитном ондулятооз, имоет конечный ультрарелятивистский предел. Этот предел найден в

ягяом виде как функционал от траектории заряда и параметрически зависит от произведения длины звена ондулятора на напряженность некоторого элективного поля в оняуллторв.

7. Показано, что при вввдсении электрона в поле плоской электромагнитной волны возможен за счет спонтанного излучения эффект радиационной самополяризаиии, аналогичный эффекту Соколот-Тернош в синхротронном излучении.

8. Расс-котсенио нзлииеМких эф^жтов квднтовой электродинамики провоя^тсл па основе мололи эл< трона в поло излучения, которая в. спой очередь, основначетсл на точнмх решениях УраМЮНй;! Лирака, ояиоыиалимго систему "электрон ПЛ?>С квантованное поло плоской электромагнитной волны".

9. Поляризационные эМнэкти в реакции слияния двух фотонов на электроне цо послепнего времени не изучались. Причиной этого ян.чяотсч громоздкость расчетов в ьисших порядках теории позмуаюкуЛ при описании процессов с полярияоминими чдетииами. 3 рамках жа модели плоскоьолниного приближения сравнительно просто можно рассмотреть зФ1*штн. евгианнив с поляризацией частиц.

10. Прсцосс рлещепленнл 1 плоской полни иа сл^ктроув.отлипамияйоя от двойного ьздекгд Коми-гона ужо елдой яойтаяом Э.ИЫЧЯ и яядяиаийся арлиегегч излу^ьая ояк-по

фотона с перестройкой, спектра плоской нолям, ранее ¡-.о изучался.

11. З'айяени зависимости авуй глшння компонент синхротрош«ого иэяу'кзнуц т!Т но?Д'.зра гармоники и ьикргяи чаетяим, определен ■мГ'З.кте:> степени поляризация о ростом частоты и скорости. й*п*ки№>»» скорости, при которых шкекмум в кэлучеиик Г>гр№'м.П' Й.ОДЯОЙ ГДрКОННЛ;] на лругу^.

12. У.оотмн числсиннЧ «тддаз а рздгмх кмтошгй »«ОЦЙУ кояясй мощности, вероятности, -линйкш;! поляр'-оации, спектра ч других характеристик синхротронного излучения для ¿¡есятй г.ггоуждейннх уровне!?, а также для /1 =20 и

13. Впервые пояроОно исслсд>бгея помрншция ралятиристс*?;.*

- 6 -г

фотоэлектронов и вопросы, связанные с переориентацией спина 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 синхротронным излучением, при расчетах конкретных 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, астрофизика, бйологии, химии.

. Теоретическое изучение нелинейных эффектов квантовой электродинамики необходимо для правильной интерпретации экспериментальных данных и идентификации этих процессов при экспериментальных исследованиях. К тому же множественные процессы (примером которых и являются реакции слияния р расшегшения фотонов на электроне) представляют собой способ проверки самой квантовой электродинамики.

В диссертации теоретически предсказан новый квантовый эффект - радиационная самополяризация электрон-позитронных пучков, имеющих выделенный момент врашения,. в поле плоской электромагнитной волны.

Реализация данного эффекта откроет новые возможности для получения пучков заряженных частиц, поляризованных по спину.

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 поляризованным излучением. 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

1. Строгий критерий образования волновой зона излучения произвольно движущегося заряда.

2. Угловое распределение мощности излучения точечного заряда,движущегося произвольным образом.

3. Классическая теория излучения частицы в немоночроматическом доле Редмонда.

4. Исследование процесса знергооОмена между электроном и эллиптически поляризованной плоской волной в глагнитном поле с учетом граничных условий. _

5. Распределение по номерам гармоник спонтанного излучения релятивистского электрона, движущегося. в плоском магнитиом ондуляторе.

6. Теория процессов слияния и расщепления фотонов на электроне на основа модели квантовой электродинамики "электрон плюс квантованная плоская электромагнитная волна".

7. Эффект радиационной самопфшризации электронов' в поле плоской электромагнитной $олнн. .

8. Механизм поляризации электронов при фотоэффекта в ультрарелятивистской области энергий.

9. Обнаружение новых закономерностей в спектральном распределении мощности синхротронногс излучения (в рамках классической теории).

10. Численный анализ (в рамках квантовой теории) полной

- а -

мощности, виролтше-ш, поляризашм, спектра и других характеристик синхротроцного излучения.

Апробация работу

Основиыо результаты работы били доложены: -т Всесоюзной каучаой конференции но разработке и практическому применению электронных ускорителей (Томск, 1975 г.);

-на У;У Всесоюзной конференции по физике вакуушого ультрафиолета и его взаимодействий с веществом - ВУФ-89 (Иркутск, 1939 г.);

-на Московской городской ьгсоле молодых ученых "^злучен е релятивистских частиц" (Москва, МГУ, 1983 г.);

-на 13 чтениях по физике Северо-Кавказского научного центра высшей школы (Ростов-иа-Доиу, РГУ, 1535); -

-на научная семинарах в Московском государственном университете, Томском государственном университете, ИСЭ СОАН СССР, Адыгейском государственном пе.тагог«чзско.\« институте. Все результаты работы отражены в 38 г.уОЛ! калкях.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введэкяя, пяти глав, приложения, 8РКЛк)Чеа«я к списка цитируемой литературы. Работа с.отршп 233 страницы текста, В рисунков к 8 таблиц. Список ак/срагуры включает 301 накмеяоьэяие.

Содержание диссертации

Введение ссдершт обзор предшествующий работ 'по рассматриваемым вопросам, обосновывается их актуальность I! ■ формулируются п<шшшш, когорт выносятся на вавдту.

Глава I псспяиот классической . те орт; яялученяя

релятивистских частиц. В I первой главы проводится обоснование приближения волновой эони излучения на основе рассмотрения мгновенного углового распределения мощности излучения. Предлагается критерий образования волновой зоны излучения произвольно движущегося заряда, имеющий в общем случае вид

где R- расстояние от заряда до точки наблюдения, V -скорость заряди, - сферические углы в выбранной коордйндтяой системе,<¿ - Угол между скоростью и ускорением заряда, j> - радиус кривизны траекториинекоторая функция своих аргументов.

Исследуется появление волновой зоны при синкротронном излучении и излучении гиперболически движущегося заряда. Вдясноно, что в некоторых случаях волновая зона может тачпматься в нелосрояственяой близости, от заряда. Особое икшание удалено ультрарелитивистскому случаю, при это?.« оказимотол, >?ío s общем случае произвольно движущегося sapnrs при jtel критчрий оСраэог-акяя волновой зокн не отгочзетея ст соответствующего хрптер'яя для синхротроиногс излучения.

в|з проводится исследование углового распределения, мгноввьной мощности излучения точечного заряда, fía основа чяс^едяоге анализа строятся диаграмм» направлен»эсти {г.к:г:;;ятр!*ои излучеиия), даяние наглядное ¡¡родставланил о cav.sM з«"Л;/чонни. Аналитически гсходятзя все характер/ню ')сэс«:вбстч углевых распрэлвл?аяЗ. Рассматривается ряглячич? чясткнв случаи дьизеения я излучения ээряяа, исучаются с*ччая.« мя/лкадоб хоорлянатымя плоскостями .

?яспр<? деление лэлучеиич геометрически рАссштряБготея к .ж «"кгок-рс» семейство шн.грхноетвй, зависящих от ¡много глрг./тетра - угла монад скоростью и ускорением заряда»^. Окп?ьваотсл ваэможшм из Яти егкбаюцуи этого в«мвйс?ш

изучить ее свойства.

В / 3 исследуется движение и излучение электрона в поле N плоских электромагнитных волн с произвольными частотами,амплитудами и .поляризациями, распространяющихся вдоль магнитного поля (кемонохро'матическое поле Редмонда -НИР).

В разделе I данного параграф! получены точные рещещш уравнений Максвелла-Лоренца и определена кинематика движения.

Б раздел«. 2 / 3 определены полная мощность ~W а средняя энергия <Г электрона ь НИР. Показано, 4To¿* и W не зависят от постоянной фасш, входящей в решения уравнений движения и определяются в основном интенсивностью воля, величиной магнитного поля и расстройкой частот. Анализируются частные случаи: эллиптически поляризованной волны и гармонически амплитудно-моАудированной (ГАМ) волны.

Отмечено, что при малой интенсивности волны' и глубине модуляции в полной мощности излучения сохраняются члени, пропорциональные квадрату глубины модуляции, в то время, как в £ их нет и выражения не переходят в соответствующие выражения для V и ¿ в поле Редмонда с циркулярно поляризованной волной.

Спектрально-угловые характеристики излучения в ШР рассмотрены в третьем разделе/з. Здесь возникают определенные расчетные трудности, обусловленные немонохроматичностью поля, в то же время оказывается возможным провести полное исследование дня ряда практически ■ важных случаев, когда параметр интенсивности волки ^^ I.

Оказывается, что преобладающим является синхротронное излучение, а влияние электромагнитных волн свидится к поправкам, - пропорциональным ¿ . Проведено подробное исследование спектрального состава излучения электрона ъ поле ГАМ волны.

В четвертом разделе <f 3 изучено влияние магнитного поля на угловые, спектрально-угловые и поляризационные характеристики

излучения электрона в поле ГАМ волны. В спектре выделены . четыре характерные группы частот. Сделан вывод, что наличие модуляции несущей волны с частотой ^'приводит к воэможнсоти излучения высших гармоник Л/'в отраженной назад волне, но в спектре полностью отсутствуют боковые частоты и их гармоники. Таким образом, хотя ГАМ-волна и представляется в виде разложения по трем 'волнам с различными частотами, спектральный состав и угловое распределение существенным образом отличаются от излучения электрона в поле трех волн с несвязанными параметрами.. Связанность параметров (частот и амплитуд) в ГАМ-волне ведет к возникновению особенностей в излучении.

В четвертом параграфе на основе полученных ранее точных решений уравнений движения и с учетом начальных условий проводится анализ влияния поляризации электромагнитной волны на процесс взаимодействия электронного пучка с полем Редмонда. Определены зависимости электронного КПД от длины пространства взаимодействия при нереэонансном и авторезонанском движениях. Из анализа полученных в работе графиков следует, что в. нереэонанском случае поляризация волны может заметно уменьшать амплитуду электронного КПД, максимального при круговой поляризации волны.- При резонансе поляризация волны в целом незначительно влияет на энергообмен.

Вторая глава посвящена новым точным результатам в теории оняулягорного излучения.

В ^ 5 проводится описание траектории движения электрона в плоском магнитном ондуляторе. '

Далее, в £ 6 выполняется качественный анализ распределения ондуллторного излучения по гармоникам и формулируется основная теорема. Можно сделать важный вывод, что изменением (увеличением) энергии электрона в ондуляторе (в отлично от синхротрона) невозможно при заданном (р смещение максимума в распределении по гармоникам на сколь угодно больную

гармонику.

Основная теорема может быть сформулирована в виде следующего утверждения:

При фиксированной силе ондулятор^и определенном выборе нормировки существует провел распределения по

гармоникам мощности спонтанного излучения электрона, движущегося в плоском магнитном ондуляторе. Продельное выражение распределения по гармоникам является функционалом от предельной функции (5) и параметрически зависит от силы ондулятора ^ . Зомечательшм оостсятельсгвом является то, что этот фушинокад удается получить в явном видеВ § V зийодится распределение оняуляторного излучения ..о номерам гармоник, а 8 представление распределения по гармоникам в вида двухкратных интегралов.

Наконец, в |> 9 приведены .результата численных расчетов распределения .по гармоникам для трех типов Функакй(3), в именно для-кусочно-постоянного поля, ллк синусоидальною ПОЛЯ и знакопеременного в прадедах одного полупериода магнитного поля. В этом же параграфе дай всесторонний &йзнчес.:шй анализ получении результатов.

Б г л а в е 3 приводятся результаты исследований поляризационных и нелинейных эффектов при взаимодействии релятивистских: чястйц с плоской элеКтрс**агиитной ао.-шой.

В | 10 получено выражшка для вероятности спонтанного излучения электрона в единицу вргманн.в первом порядке теории возмущений, причем для Того, чтооы «сслсяобать процессы с участием ненслЯриэованиЛх электроде, в явном вило выдаляетсз' эашйгмооть вероятное!» процесса от ориентации спит в начальном и копачнсм состояниях. Ллп этого йспольг^уятоя волновые функции электрона в пола плоской электоошгнитной волнн и определяются штэграли движения (квавточао числа) электрода..

В § II подробно' исследуется эффект самоПоляркзации спина электрона, нрн котором в аиеамвла частйц устанавливается

преимущественная ориентация спина при спонтанном излучении релятивистских электронов во внешних-электромагнитных полях. Такая преимущественная ориентация электронного спина против направления магнитного поля наблюдается в синхротронном излучении.

Ранее считалось, что в плоской электромагнитной волне, если мФш'.счровлть направление спина электрона в пространстве и времени, про.кмуществонной ориентации спина ' электрона не возникает. Однако злесь надо сделать уточнение - этот вывод справедлив, если вектор спина не только фиксирован, но и не связан с параметрами электрона в конечном состоянии.

В этом параграфе определены направления, связанные с динамикой самого электрона, на которые происходит преимущественная ориентация элекгронного^пучка.

Если зафиксировать спиновой вектор £-£ и считать, что он не зависит от углов б,у' (т.е. от конечных квантовых чисел электрона), то сч.мопочяриэаиии нет. Бели же считать, что? эапчейт от конечных квантовых чисел электрона, то можно нлНтя такое 7 ,которое ооеспечиюет максимальную саитоляриэчккм.

. Олтша !:'г-н.г>1 сямополярйэапяя «¡«и»? досто р- случдэ, !'ог дъ

7* -Я*

спин ориентирован при с -<>, т.е. когда вектор в систгчэ коорпинит, где отсутствует^, в начальном состоянии, орипнтпроган по вектору к конечного состояния электрона.

В пришите, попяризлийю электронов мокно осуществить эа 5?»>7м.ч опяскратного прохржиения электронного пучка через участок циклического ускорителя (или 1:р.!:эп!:т9.1 -т)путем встречного «хмученяя пу«км мошннм ттульсат »¡сточ.чик'л-! излучении оптического шмиазонл.

При ориентации^ спит по направлению поперечного дэойфовогс/ импульса С~щ при определенном 31 икчшч параметра ■ <\, (С?4 д,гмалом £ .существуют определенные соотношении •етмлу ^л. '.» которых возникает самополяриэацяя

электронного пучка.

В двоггалиАтом параграфе лиесчртапии протопится

обоснование метода рассмотрения нелинейных эф£ехтов квантовой электродинамики при взаимодействии плоской квантованной электромагнитной волны с электроном на основе точных решений уравнения Дирака. Прослеживаются основные этапы получения точного решения исходного уравнения модели электрона в поле излучения (одночастичного уравнения Дирака). Проводится интерпретация этого решения, позволяющая сделать вывод о том, что систему из электрона, взаимодействующего с квантованной плоской электромагнитной волной можно эффективно описать в терминах невзаимодействующих квазичастиц: кваэиэлектрона и квазифотонов.

Волновые функции системы "электрон плюс квантованное поле плоской волнц" классифицируются собственными числами -Л, р±, X соответствующих интегралов движения;

'Х-гГй* й- {'£-<4)

О

(поле направлено по оси 2 ), X (спиновой интеграл движения), оператор числа квазифотонов сорта 5 <>)• Проведенная классификация решений позволяет ставить задачу о спонтанном перехода системы из одного состояния в другое с излучением одного фотона:

ГА + 7

Выбор начального и конечного состояний определяет конкретный вид реакции. ;

Затем выводятся общие формул« для вероятности излучения электрона в квантованной плоской волне. Полученные формулы дают возможное«"* в нулевом по £ порядке вывести все результаты, получаемые на уровне диаграммной техники Фвйнмана, причем расчеты с поляризованными ■ частицами проводятся значительно проще.

Далее рассматривается конкретный эффект - слияние двух фотонов с разными частотами, но параллельными импульсами, в

один на электроне, причем все участвующие в процесса частицы полагаются.неполяриэоьанными. Исследуется кинематика процесса слияния фотонов на электроне, поскольку частота излученного фотона. является важной экспериментальной характеристикой реакции.

Изучается процесс слияния поляризованных фотонов на деполяризованном электроне. Дифференциальные и полные вероятности слияния фотонов круговой поляризации и лигнейно-поляризованнах фотонов на поляризованном электроне изучаются при двух предельных значениях параметра р я У1 ; р ¿'г Л соответствуют« фотонам с

нерепятиьистской и ультрарелятивистской значениями энергий, (случай мягких и жестоких фотонов).

При этом оказывается. что если суммарная энергия налетаюших фотонов имеет нерелятивистское значение. то процесс слияния происходит оез переворота спина электрона, и для мягких Ротонов реакция происходит так же, как и в случае деполяризованного электрона. т.е. дифференциальная вероятность не зависит от ориентации спина электрона.

-В случае жестких йогонов процессы с переворотом 'спина становятся сравнительными" по величине с процессами ■ . Оеэ переворота спина электрона. Слияние линейнополяриэованннх фотонов рассматривается при двух случаях взаимного положения векторов линейной поляризации: II векторы поляризации фотонов слияния совпадают. 2) ьекторы поляризации первого и второго фотонов ортогональны.

Возможно, в свою очередь, рассмотреть слияние Фотонов, поляоазоьанннх по кругу в одну сторону и слияние потоков, векторы поляризации которых вращаются в разные стороны. •

Все вншеперечисл^нные ориентации векторов поляризации фотонов слияния оказывают существенное влияние на величину вероятности процесса.

Наконец, . раосмчтривается слияние деполяризованных фотонов на поляоизованном электроне.

В этом ш параграфа систематически изучается процесс растепления фотона на электроне

¿V-<-<?" —#г+ / +

где я ¿г. (¿^ И /¿I -фотоны плоской электромагнитной'

волны, у - излученный фотон. Все полученные результаты можно обобщать на аналог рассматриваемого процесса - двойной эффект Кошт ока.

Сначала изучается процесс расщепления фотона плоской волны на электроне с участием неполяриэованних частиц, затем ■расщепление поляризованного фотона на «^поляризованном электроне.

Процесс растепления фотона на электроне с участием'' поляризованных частиц исследуется при двух значениях параметра

излученный фотон -- мягкий и р жесткий фотон излучения. При этом только при р •» процесс растепления фотона на электрона с переворотом спина электрона становится сравшшш с процессом расщеплена« Очз переворота спит, при других значениях параметра ¿асшпление происходят сеэ переворота спина электрона.

Также изучается расщепление кепэляризоЕакного фоточа на поляризованном электроне.'

В ч в к в е р I о 1 главе дигеертеиим рассматриваются специфические особенности спектрального и поляриьййа'.оайоро распределения еинхротуокного излучения.

В § 13 приводятся ооноьгшэ характ^шк^г.ки Щ, отмечаклея его уаг^хтернае особенности, осо«5.« югмшию удоляотег. спектрашго-угломде? к С2»ктр..льнсму ре.счреяояешши . мошоатк язлучеикя, а ч«отй иамавешя сюша эяекч'уоаз в

процессе язяучеиия. Пос»роенкиив по ючяш спегграяч!Чз кргане сравниваются с есимптоа'яческаыв. Отмечено, что'достаточно хорошее согласие имеется, яечинах: с.

(V -скорость частицы, С - скорость доги}.

В четырнадцатом параграфе в рамках классической теории получены точные Формулы спектральннх функций — и 5Г -компонент СИ

Jt<V/), -т

(У- номор гармоники), гю кагором проводился численный расчет. Получеин графики £ ^ (</, р.) , 4тг А'./) для различных скоростей и гармоник, а сами функции нротабулировани в тавмп&х, из которых скедует, что спектральный фу икни и при каждом Фиксированном ^ явлиы?ея ограниченными монотонно воэрас тающими функциями ji , внпуклнми ъниз, причем 0 -i -je,!? 5" <?- Численные значения 4 J

сравниваются с асимптотическими.

Далее анализируются степени поляризации синхротронного излучения. Приведены аналитические оиенкн и построены график« их зависимости от номера гармоники и скорости частиц«. Отмечается различное «оиеп«йие глооальиой степени поляриоатш и степени поляризации для фикпкропанных гармоник с ростомр,

Здесь »»'решай* слепу№ш эапдч-г. Известно, что при штак р максимум Oil приходится на У -I. С ростом S максимум сяр-тятея в <>-1лаеть оояьших V , пр^м, если /ь яли?ко к I, то я'лтоимум о- к 'X - компонент и суш.» р ной меткости приходится на гармоники

Vrtuv" f)'^ йв = (] ar= р, 2 a.

Tovra fvi'iecTcyeT такая точка ft ~ p/ ^ ^ которой wn-еадм потопит с первой ил вторую гармонику, & точке со зтороЯ'на треть» а т.д.

Прч р ''''^максимум в излучении прихонится на

гармонику номера*+1. Проведен точный расчет этих точргс и ¡м>ачв:шя г (Ц д) в точках f> - f ¿ г Опр^яолеяч зависимость отношения макситлышх значений б' — и

Т -компонент от энергии частицы.

В /Х5 изложены результаты численного анализа по квантовой теории полной мощности, вероятности, линейной поляризации, спектра и некоторых других характеристик СИ для первых десяти возбужденных уровней, а также для П =20 »)% =Ь0, как для оо-вона, так и для электрона,-

Выяснено. что мощность и вероятность излучения электрона при фиксированных л и р превышают мощность и вероятность излучения йоэоиа. При фиксированном р вероятность и мощность излучения уменьшаются с ростом п .

Поляризация излучения бозона всегда больше поляризации излучения электрона при заданных Л и р .

Следует также отметить, что максимум в мощности излучения любых переходов при р , достаточно -близких к I приходится ' на переходов основное состояние.

Б заключительном параграфе четвертой главы анализируются индикатрисы мгновенного углового распределения компонент линейной поляризации синхротронного излучения при наиболее интересных с^физической точки зрения направлениях вектора поляризацииа именно, при направлении:

I) по внешнему магнитному полю Н; 2) по мгновенной скорости Г заряда; 3) по мгновенному ускорении с? заряда

В последней, пятой главе исслелуатся механизм возникновения преимущественной ориентации электронного спина в процессе фотоионизации нейтральных атомов.

В $ 17 дается оОзор работ по. фотоэффекту, : основные характеристики которого вп^овые. были изучены Заутером. Здесь же ставится задача уточнить теорию Заутера с учетом спиновых состояний начального и конечного электронов.'

Б £ 18 получены выражения для дифференциальных сечений фотоэффекта с учетом поляризации падавшего на атсм ияпучения и ориентации спина электрона в начальном и конечном состояниях. Определено угловое распредел >ие в ультрарелятивистском случае. Подробно изучается фотоионизация

атома из состояния п. •

Аналогичное исследование фотоионизации атома, но уже из состояния Л- Р*/^ проводится в £ 19.

Показано, что если фотоны тркупящю поляризованы, то • воэникамциа релятивистскио фотоэлектроны должны Онть практически полностью поляриэованя, причем

правополяризовашше фотоны порождают электроны со спшюм, ориентированным по импульсу электрона (с правой спиральностью), левополяризованные - с левой спиральностью. АналогичннЙ вывод можно сделать относительно ориентации спина электрона на направление распространения падавшего фотона, так как в релятивистском случав направление импульса фотоэлектронов практически не отличается от направления падения фотона.

Выяснено, что процесс поляриэашш фотонов становится заметным, начиная с энергий 0.2 МэВ.

В £ 18 и £19 показано, что механизм образования полно!! поляризации в Б и Р состояниях нейтральных атомов существенно различен. Для фотоионизаиии с уровня п 51/2 главенствующую роль имеют переходы с переворотом спина электрона, тогда как для фотоионизаиии с уровня п 5 1/2 основную роль играют переходы Оеэ переориентации спина электрона. Б то же время

Г."» I ■ ' - I

начальная ориентация спина электрона больше влияет на сечение процесса при фотоэффекте с уровня п31/2. Кроме того, в нерелятивистском случае наблюдается преимущественная' ориентация спина фотоэлектрона с уровня пРГ/2.

В заключении кратко суммированы основные результаты полученные в диссертации.

Список основных работ по теме! диссертации

I. Шгров В.Г., Бордовицан В.А., Копытов Г.Ф. О волновой зоне излучения //Изв. вузов.<1>иэика.-1972.-вып. 3~С. 32-37.

2.. Багров В Л'..', Бордовииын В.А., Копытов Г.Ф. Индикатриса иэлучоиия проиэвоЬьно движущегося заряда.

//Из а.вузов.Физика.-1972.-вып.6.-С.06-91.

3. Поляризационные иканкатриси синхротронного излучения /Багров В.Г., Борловицын В.А,,Когштов Г.Ф., Эпп В.Я.//Изв.кузов. Физика.-1974-выпЛ.-0.46-49.

4. Линэйная поляризация излучения Произвольно вияушвгося заряда /Боряовкинн В.А., Копнтиа Г.Ф,, Разина Г.К.. Эйд В.Я.//ЛпрА0отка и практическое применение электронных укорителей. :Теэ.Еокл.Всесо»ьн.науч.конф. 3-5 сентября Г37Ь.- I97S. С.¿22.

6. Колетов Г.Ф., Малых B.C. , Jiaiitape» A.B.' Анализ взаимодействия пучка заряженных частиц с электромагните >й

• волной произвольной поляризации: Ред.ж.Изв.вузов.Физика.-Томск, 1381.-19с.-Дзп. в ВИНИТИ 2.02.81. Н 83081 Деп. ß. Копытов Г.Ф., Тлячоа В.Б. Изучение резонанса при движении электронного пучка в ноле Реююща:

Рвд'.ж.Иэв.ьуаоп.Фаэмка.- Тсмг», X'»32.-J.5 с.-Гак. в ВЙ1ШТИ

21.00.62, N 3876-62 Двп.

7. Копытов Г.Ф, .Тдячвв В.Б. Взаимодействии ьарюакиоК частицы с многсчастотньм электромагнита* полом:

Ред.ж Д1эв.вузов. Физика.-Томск, 1984,-Ис.-ДбП. в ВИНИТИ 23.07.64, ten.

8. Копаюв Ъ'ппчъв Ь.Б., Оясуэян С.С, Излучение электрона в иейоисчроштмческом поле Ридмэнда: Ред;.ж.Йзв.Еу.;оз?.. Фиаиха.-Томск, Г9"Я.-19о.-£эп. в ВИНИТИ 31.10.85, N 7646 В 85 Дея.

9. Ks'idfuB Г.Ф., Т.вдчов В.В., Бвяанокэв К.Л. Эн-гргатпчвски» хлраКгврнстдки заряда ь слолно» элоктр&ийУкигазм поло: Род.а.Кзв.вуSea..-Таиев, К>85.~ео.-Лэй. ь ВИНИТИ 13.02.83, fl IIS0-E5 Звп. " .'

Ю.Ксшнтов Г!®.., Тлвчев В.Б. Od излучении .элшгхррш в подо Рсдноажа //»Ьв.вуэоэ. Сизяка .--I9ÖS._выг..У.-U. 120-121

И.Копытов Г.Ф., Тлячев В.Б., Оксуэян С.С. О спектрально-угловых характеристиках излучения в модулированном электромагнитном поле:

Ред.ж.Изв.вузов.Физика.-Томск, 1985.13е.-Яеп. в ВИНИТИ

11.02.86, N 9В4-В86 Яеп.

12.[(опытов Г.Ф., Тлячев В.Б., Океузяи С.С. О взаимодействии электронного пучка с электромагнитной волной произвольной поляризации //Изв.Сев.Кавказ.науч.Центра Высш. школы. Сер. Естесгв. науки,- 1986.-вып.I.-C.56-58,

13.Копытов Г.Ф., Тлячев В.Б., Оксузян С.С. Od излучении электрона в немонохроматическом поле Редмонда //йзв. ву зов. Физика. - 1986. -вип. 2. -С. ПО-Ш.

14.Копытов Г.Ф., Оксуэян O.G., Тлячев В.Б. К вопросу о характеристиках излучения электрона в модулированном

. электромагнитном поле: Рея.ж.Изв.вузов.Физика.-Томск,1987.-16с.-Яеп. в ВИНИТИ

17.10.87, N 7553-В87.

15.Копытов Г.Ф.,Тлячев В.Б. Об энергетических характеристиках электрона в поле Редмонда //Изв.вузов.Физика.-1985.-внп.8.~ С.102-103.

16.Взаимодействие электрона с квантованным полем плоской электромагнитной волны. Процессы типа- слияния и расцепления фотонов на электроне /Багров В.Г., ' Бозриков П.В., Гитман Д.М., Копнтов Г.Ф. //Разработка и .практическое применение электронных ускорителей: Тез.докл. Всесоюэ. науч. конф.3-5 сентября 1975.-Томск, 1975, С. 228.

17.Бозриков -П.В. ,1{опытов Г.Ф. Слияние фотонов в процессе в за-» имодействия квантованной плоской -электромагнитной волны с электроном. I. //Изв.вузов.Физика.-1977.-nun.I.-С.89-94.

18.Боэриков П.В., Копнтов Г.Ф. Слияние фотонов в процессе взаимодействия квантованной плоской электромагнитной волны с электроном. П. //Иэв.вузов. Физика.-1977.-внп.2.-С.57-61.

ГЭ.Бозриков П.В., Копытов Г.Ф. Слияние поляризованных фотонов па неполяризованном электроне //Изв. вузов. Физика.- 1977.-

вып.8.-0.20-27.

20.Бо.зрккоа.П.В., Колитов Г,Ф., Задорожный В.Н. Поляризационные эффекты в процессе слияния фотонов на электроне: Ред.ж. Изв.вузов. Физика.-Томск, 1987.т26 с.-Леп. в ВИ1ШТ1! 12.12. ??, И 4283-77 Деп.

ЙГ.Бозриков II.В.,¡(опытов Г.Ф; 'Расщепление фотона на электрона'" ¡¡Аэь.ву зов.Фаэика.-1977.-ьип.6.-С.02-56.

22.Боэриков II.В., Копытов Г.Ф. Спиновые эффекты в процессе расщепления фотона на электрона: Ред.ж:Изв. вузов. Физика.-Томск, 19?8,- 2ö с.-Деп. а ВИНИТИ. 7.02.78, N 457-78 Деп.

ЗЗ.Бозриков П.В., Колитов Г.Ф. О расщеплении поляризованного фотона на неполяризованноы электроне //Изв. вузов. Физика.-1973.-вып. 8.-О,I33-I3Ö.

24-ЧислокнкЙ анализ спектрального распределения синхротронного изучения (классическая теория) /Еагров В.Г., Копытов Г.Ф., Разина Г.К., Тлячов В.Б.; Ред.ж.Изв. вузов. Физика.- Томск, 1985.-13 е.- Деп. в ВИНИТИ 12.11.85,Ц.792?-В£5 Деп.

25.Численный анализ спехтрального распределения синхротронного излучения (квантовая теория) /Еагров В.Г., Дорофеев О.Ф., Каргии Ю.Н., Копытов Г.©., Разика Г.К.: Рад.н.Йэз.вузов.Физика.-Томок, 108?.-90с.-Доп. а ВИНИТИ 12.11.87, Н 8ШЙ-В6? Деп.

26.Пол5ри;аийл релятивистски« фотоэлектронов /Багров В.Г., Копытов Г.Ф.,'Тлячев В.Б., Федосов Н.И. - Томск, 1385.- 9с.-

. (Препринт /ТФСО АН СССР; Н 40).

27.Поякрнздциоииие свойства ультраролятиьистсхих электронов / Багров В.Г,, Копытов Г.Ф., Тлячев В.Б., Фояосов Н И.; Род. х.Нзв.-иуэо&.Физика.- Томск. I93S.-29s.-Hen. в ВШШТЙ 10.12. ей, N 844Q-B86 Деп.

23 Радиационная саиопсляризаи-.д электронов, «вй^ушяхея в иоле пяаской электромашиной ъолнн /Багров В.Г., Нозштов Г.<2., Оксузлн O.G., Тдяче» В.Б.. Федосов H.H.-Томск, ШЗ.-19 о, •(Препринт/ТФ СОАН СССР, N 21).

29.Багров В.Г., Копыто» Г.Ф., Федосов Н.И. О радиационной

самополяриэапни электронов, даиагушихся в поле плоской электромагнитной волны //Ядс-рная физика.-1990.-Т.51".-вып.5 '-С.1336-1343.

30.Радиационная сзмополяризация электронов, движущихся в поле . плоской электромагнитной волны /Багров В.Г., Колитов Г.Ф., Оксузян С.С., Тлячег В.Б., Федосов Н.И.: Ред.ж.Иэв.вуэ.Фкзика.- Томск, 1988,- 13 с.-Леп.в ЬКНИГИ IS.0e.88, Н 4704-888.

31.0 механизме поляризации релятивистских фотоэлектронов /Багров В.Г., Копнтов Г.Ф., Тлячев В.Б., Федосов Н.И. //ЖЗТФ.- 1983.-Т.94.-НЫП.6-е.Г-8.

32.Багров В.Г., Кольтов Г.Ф., Зпп В.Я., Новые точьне результаты в теории оняуляторного излучения //УШ Всесоюзная кон.роренция1 по физика вакуумного ультрафиолета и

, его , взаимодействия с ьоыаством ВУФ-89: Тезисы доклада.-Иркутск, 3-5 октября 1983. С.306-306.

33.Расиоеделбние по номерам гармоник спонтанного излучении релятивистского электрона, движущегося в плоском магнитном ондуляторе/Вдгроь В.Г., Конитоь Г.i., t/ураьяткзш В.Ю., Разина Г.К., Глячев В.Б., Зпп ÍJ.Я.-Томск, 1990.-43с.-(Препринт/Т^ СОМ СССР, Н 8). '

34.Распределения по номерам гармоник спонтанного излучения релятивистского электрона, движущегося в плоской' магнитном ондуляторе /Багров В.Г., Когштов Г.Ф., Муравяткин Ь.Ю., Разина Г.К., Тлячев В,Б., _Элп ' В.Я.: Ред.ж.Изв.hysoa.Физика.- Томск, IS90-44c.-Kan. в ВИНИТИ 21.02.90; N 1G044-B90.

35 .Biryoii В.Г., Копнтов Г.Ф., Зпп В.Я. осооенностм распределения по гармоникам спонтанного получения алектроиА в плоском магнитном ондуляторе //Докл.Mi СССР.-IíDSO.-T.313, tí 5.- C.II03-IJC6.

36.Radiational salf - polarization of -electrons moving in the electromagnetic plana - wave Hold /3agrov '/.0., Pudosov N.I. , Kopytov G.V., Oxsyzyan 3.3., Tiyachev V.B., // iiao/o

Cimento.- ГЭв'-J. - T.I03B.-M.5.-P.G49-S90.