Процессы излучения, образования пар и поляризационные явления в кристаллах при высоких энергиях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.02 ВАК РФ

РГ6 од

-ИНСТИТУТ ФИОНКИ ИМЕНИ Б.И.СТЕПАНОВА АН БЕЛАРУСИ

На правах рукописи

ТИХОМИРОВ Виктор Васильевич

ПРОЦЕССЫ ИЗЛУЧЕНИЯ, ОБРАЗОВАНИЯ ПАР И ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ЯВЛЕНИЯ В КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВЫСОКИХ ЭНЕРГИЯХ

01.04.02 - теоретическая фпоика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора фишгео-математпчесжпх паук

Минск - 1993

Работа выполнена в Институте ядерных проблем при Белорусской государственном университете

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор фпзюсо-матеыатичесхкх наук, профессор КАЛАШНИКОВ Н.П. (Московский автомобилестроительный институт)

доктор фиоико-ыьтсматических наук, профессор ФЕРАНЧУК И.Д. (Белорусский государственный университет, г.Минск)

доктор фиошсо-математичесгих наук ШУЛЬГА Н.Ф. (Харьковский фпапкогтехническин институт)

, ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

Научно-исследовательский институт ядерной фиоики Московского государственного университета нмсниМ.В. Ломоносова

Защита состоятся 1993 года & часов на заседании специа-

лизированного совета Д.006.01.02 при Институте физика иыеаи Б.И.Степанова АН Беларуси (220602, Минск; пр.Скорины, 70) в хонференц-оале института.

С диссертацией можно овнахомиться в библиотеке Института физики имени Б.И.Степанова АН Беларуси.

Автореферат разослан ".¿^«¿Й^Ййк 1003 года Ученый секретарь специалиопроваяного совета // (

кандидат фиэико-матеиатических наук Ю.А.Курочкин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Работа посвящена исследованию процессов получения п образования элех-трон-пооптронпых пар (ОП), проявляющихся при прохождении черсо ориентированные кристаллы электронов (с~), позитронов (е+) и фотонов (7) с энергиями в десятки ГеВ и выше, л также попяряваяротппл! я орпентьцн'оипым явпйишш, сопровождающим эти процессы и открывающим широкие возможности получения и анализа поляр изопмтых с* я 7-пучкоп наиболее высоких оиергий. которые могут быть испогиловоны з оксперимеитальиых исследованиях спиновых свойств фундаментальных лзаимодействип. ' . , -

Актуальность теми. Ипучение втопя« вехцестоа па процессы получения'а . ОП уже сорок лет является интенсивно раввивакнцевся областью исследовании, > лежащей на стыке квантовой ¡электродинамики и физики твердого тела. Весьма существенным для ее развития оказалось осознание того, что коллективные яв-пешхя в процессах получения п ОП в веществе могут проявляться, при сколь угодно высоких анергиях, когда длины воли частиц пренебрежимо малы по сра-внепию с межатомными расстояниями. Когерентные и интерференционные оф- ;' фркты п процессах изяутепия и ОП в «ристышах были подробно исследованы Ферретти, М.Л.Тер-Мнкаэляпом и Юбераллом в рамках основанной па борно-вегом приближении теории когерентного тормооного получения и образования пар. Л.Д.Ландау и И.Я.Померапчук предсказали подавление процессов пзлуче- • 1П1Я и ОП, возникающее при высоких анергиях благодаря многократному рассеянию электронов и пооитрояов в аморфном веществе. Теория этого явления, названного эффектом Ландау-Померанчука, была развита А.Б.Мигдалом.

В середине семидесятых годов рядом авторов при решающей вкладе В.Г.Ба-рышевского в ИЛ.Дубовской, а та* же М.А.Кумахова было предсказано явление излучения при каналировални олектронов и позитронов в кристаллах. На пер- -вой этапе оно исследовалось при достаточно низких анергиях в условиях дей-ствкя диполыюго механизма получения. Однако в 1980 году Н.Ф.Шульгой выло : укапано на то, что с ростом енергия е* вх излучение в кристаллах приобретает' черты магнитотормооного получения. Вскоре было выяснено, что большая напряженность усредненных попей кристаллпческихосен п сю валяет изучать квантовый режим магнитотормооного излучения уже при доступных анергиях е- в несколько десятков ГаВ. Экспериментальное исследование мггвиготорыоэнэго

получения е* в кристаллах было начато в ЦЕРИ в 1984 году. Помимо успешного наблюдения проявлений его квантового режима, там в 1986 году был неожиданно обнаружен пик в жесткой части спектра внергетических потерь е" в достаточно тонком кристалле германия.

Эадача теоретической интерпретации этого пика в то время являлась наиболее актуальной оадачей в области исследования взаимодействия частиц высоких онерпш с веществом. Ее решение было дано в наших работах, где было покапано, что объяснить природу пика можно, лишь приняв во внимание связь потери внергии электронов при излучении с динамикой их поперечного движения. Хотя на существование подобной связи указывалось в работах В.Г.Барышевского и И.Я.Дубовской еще в 1977 году, количественное описание взаимного влияния движения е* в поперечной плоскости и процесса излучение в условиях действия его магнитоторм.оокого механизма требовало значительных дополнительных усилий.

. Следует отметить, что, как в рамках когерентной тормозной теории и теории аффекта Ландау-Помсранчука, так и в теории процессов на ядре и в однородном поле, процесс излучения всегда рассматривался вместе с процессом ОП. Выражения, описывающие эти процессы, оказывались в отих теориях связанными простым преобразованием, отражающим свойство перекрестной симметрии амплитуд квантовой (электродинамики. В связи с этим стал актуален вопрос о существовании процесса ОП, связанного соотношением перекрестной инвариантности с процессом излучения при каналировании. В соответствии с предсказанием В.Г.Барышевского отот процесс должен был сопровождаться такими поляризационными явлениями, как дихроизм и двулучепреломление кристаллов в жестком диапазоне, что дополнительно усилило интерес к исследованию процесса ОП при малых углах падения фотонов на кристаллические оси и плоскости.

> Из-за того, что при высоких энергиях излучение при каналировании приобретает черты процесса излучения в однородном поле, следовало ожидать, что при достаточно малых углах падения фотонов на кристаллические плоскости и оси аналогичной особенностью должен обладать и процесс ОП! Проявление магнитотормооного механизма ОП было обосновано в наших работах на основе развитой в них общей теории процесса ОП в кристаллах. Позже атот механизм был также предсказан в работах группы Кимбалла и Кыо из университета в Олбани, США. Вскоре его проявление было обнаружено в ДЕРН, что дополнн-

тельно повысило актуальность соответствующих теоретических исследований.

Экспериментальные исследования магнитотормооаых процессов велись на вторичных пучках протонного ускорителя ЦЕРН, максимальные энергии которых 150-287 ГэВ позволили подробно изучить отп процессы т» осевом случае, но были недостаточны для их всестороннего исследованяпя п плоскостном. Тесная связь процессов получения и ОП п кристаллах с аналогичными процессами в интенсивном однородном поле позволила предсказать ряд ярких поляризационных явлении, сопровождающих движение е4 и у под малыми углами к кристаллическим плоскостям и сильно подавленных в полях кристаллических осей. Наиболее ярко эти поляризационные явления будут проявляться в тзвном диапазоне энергий, который стапет доступен для экспериментальных исследований в ближайшее десятилетие после ягода в строй таких проТолпых ускорителей, как Сверхпроводящий суперколлайдер (БЭС) и Большой адронный коллайдер (ЬНС). Существуют также некоторые возможности исследования отих явлений и иа круп-пеншпх действующих ускорителях.

К числу таких поляризационных явлений относятся линейная поляризация излучения е* и уже упоминавшиеся аффекты дихроизма и двулучепреломления. Как было впервые указано В.Г.Барышевским, применение изогнутых кристаллов позволяет наблюдать такие спиновые явления, как радиационная самополярп-зация е* и образованно поперечно поляризованных е+е~-пар, а также явление прецессии спина частиц, кашлированных в изогнутых кристаллах. Последнее открывает перспективы измерения магнитных моментов короткожявущих чь-стиц, которая уже была продемонстрирована в эксперименте с сигма плюс гиперонами во ФНА Л и в будущем позволит измерять магнитные моменты очарованных гиперонов. Пом:п.!о этого в наших работах было предложено испольоовать изогнутые кристаллы для получения и анализа поляризации протонов высоких опергий. Кроме того, было показано, что такне поляризационные явления, как линейная поляризация излучения и дихроизм, проявляются при прохождешш с4П7 через кристаллы или другие вещества и в условиях некоррелированного рассеяния е* атомными цепочками, начало изучению которого было положено А.И.Ахиеоером, Н.Ф.Шульгой и соавторами. Пом1гмо физического интереса, актуальность исследования всех отих эффектов определяется в первую очередь тем, что они открывают широкие возможности получения и анализа поляризованных электрон-фотонных и протонных пучков товпого диапазона, которые мо-

гут быть использованы а активно ведущихся исследованиях спиновой структуры фундаментальных воалмодействип. Обоснованию этих возможностей посвящена основная часть диссертации.

Значительное место уделено в ней исследованию ориентационной зависимости процессов излучения, ОП и поляризационных явлений, а также сопровождающих их некогерентных процессов, без учета которых невозможно количественное описание прохождения частиц через кристаллы.

Основные цели работы:

- построение теории процесса ОП, не опирающейся на первое борновское и днполыюе приближения, и исследование процесса магнитотормооного ОП, проявляющегося при малых углах падения фотонов на кристаллические плоскости и оси;

- разработка теории прохождения через кристаллы е* в условиях интенсивного'магаитотормозного излучения, приводящего к существенному взаимному влиянию процесса, потери анергии е* на излучение и динамики их поперечного движения;

- исследование ориентационной еависимости процессов излучения и ОП в кристаллах при высоких энергиях:,

- построение теории некогерентных процессов, проявляющихся в условиях действия магннто тормозного механизма излучения и ОП в кристаллах;

- построение теории и количественное исследований поляризационных явлений, сопровождающих квантовое магнитотормозное излучение и ОП в кристаллах, а также процессы излучения и ОП в условиях некоррелированного рассеяния е* атомными цепочками.

Научная новизна и значимость работы

Предскаоано существование процесса магнитотормооного ОП в кристаллах и впервые корректно определена область анергий и углов падения частиц на кристаллические плоскости и осп, в которой проявляются квантовое магнитотормозное излучение а ОП. Рассчитана ориентационнаа зависимость верояг-ности процесса ОП в области малых углов падения фотонов на кристаллические оси. В области очень малых углов обнаружен новый орнентационный эффект, связанный с неоднородностью потока фотонов, возникающей ио-оа их инген-

сивного локального поглощения. На основе использования алгоритма быстрого преобразования Фурье впервые проведен расчет вероятностен процессов получения, ОП и их поляризационных характеристик при произвольных углах падения частиц на кристаллические плоскости.

Впервые дана интерпретация экспериментально померенных спектров энергетических потерь электронов высоких энергий в достаточно тонких кристаллах п показано, что появление пика ь жесткой части этих спектров связало с эффектом радиационного охлаждения, . . .

Развита теория, описывающая влияние некоррелированного рассеяния произвольной интенсивности на магнптотормооное получение и рождение фотонами пар ультрарелятивистских электронов и позитронов. Докапано, что при наличии внешнего поля влияние нскогерентиого рассеяния на процессы излучения и ОП убывает с ростом энергии частиц, пе давая проявиться аффекту Ландау-Померанчука. Построена теория некогерентных процессов, проявляющихся в условиях действия магнитотормозного механизма процессов получения и ОП в кристаллах. Покаоано, что вероятности этих процессов убывают с ростом энергии начальных част!щ.

Обосновано существование поляризационных явлении, сопровождающих излучение н ОП в условиях некоррелированного рассеяния е4 атомными цепочками п построена теория отих явлении.

Предсказан и подробно количественно исследован ряд возможных применений кристаллов для получения и анализа поляризованных пучков высоких оперши. В частности для существенного сохраще1гия базы при иомерешт поляри-■ оации протонов высоких анергий предложено использовать кристаллы для де-~. тектирсвания частиц, рассешших на ьгткрорадпаппые углы. Обоснована возможность эффективного использования поляризационных явлений в кристаллах ' для получения достаточно интенсивных и высоко поляризованных вторичных , пучков на протонных ускорителях тэвного диапазона. В частности построена ■'. теория аффектов дихроизма и двулучепреломления, проявляющихся в Кристаллах в условиях действия магнитотормозного механизма процесса ОП. Впервые количественно проанализирован процесс радиационной самополяриоации электронов н позитронов в изогпутых кристаллах н доказана возможность повышения эффективности процесса радиационной самополяриоации электронов путем введения переменной кривизны изгиба кристалла. Предсказан эффект обрюом- '••

ния фотонами поперечно поляризованных е+е~-пар и построена его теория.

Практическая ценность

Рассмотренные поляризационные явления во взаимодействии е*, 1 с кристаллами открывают широкие возможности получения и анализа вторичных поляризованных е*, 7-пучхов на протонных ускорителях товпого диапазона. Они могут быть применены также для измерения поляризации вторичных фотонных пучков линейных ускорителей электронов и позитронов, что позволит измерять и продольную поляризацию е" и е+.

Показано, что кристаллы могут быть использованы для получения н измерения поляризации пучков протонных ускорителей очень высоких энергий.

Исследованные в диссертации ориентационные эффекты во взаимодействии с* и 7 высоких энергий с кристаллами могут быть применены для формирования а лектон-фотонных пучков высоких энергий и определения с большой точностью их ориентации относительно кристаллических осей и плоскостей.

Основные положения, выноспмые на защиту:

1. Начиная с энергий в десятки и сотки ГэВ процесс образования фотонами эяектрон-познтронных пар в ориентированных кристаллах приобретает магни-тотормоаной характер, а процесс излучения фотонов электронами и позитрона).«! становится аналогичным процессу квантового магиитотормозного излучения. Для описания ьтях процессов прп достаточно малых углах падения частиц на кристаллические оси п плоскости вполне применима квантовая электродинамика явлений в однородном интенсивном попе. Процесс магиитотормозного ОП имеет псевдопороговый характер, в соответствии с чем его интенсивность начинает быстро нарастать при анергиях, близких х энергии псевдопорога, измеряемой десятками ГвВ в случае кристаллических осей » сотнями - в случае плоскостей. Наиболее ярко магнитотормозпые процессы проявляются при наименьших углах падения частиц на крпсташШческие оси и плоскости. При этом 8 области июфорадиаиных углов имеет место специфическая ориентационная зависимость вероятности ОП. Верхняя граница углов падения, при которых сохраняются качественные особенности магнитотормозных процессов, «заметно превышает характерный угол канапирования.

2, Наиболее существенной чертой динамики движения и излучения олектро-

иов и позитронов в условиях действия магнитотормозного механизма последнего является наличие взаимного влияния изменений полной энергии получающих частиц и энергии их поперечного движения. Учет втого влияния позволяет, в частности, объяснить наблюдаемое экспериментально значительное увеличение энергетических потерь определенной доли электронов. >

3. Характеристики некогеренгкых процессов, сопровождающих когерентные мапштотормозпые процессы изаучеипя и ОП, аыражыотсд через сечения аналогичных процесов ни отдельном ядре, находящемся в однородном внешнем поле. Важной чертой этих процессов является их ослабление с ростом энергии начальных частиц. Некогерентные процессы получения и ОП в полях кристаллических плоскостей обладают поляризационной зависимостью, которая может иметь разли'шую природу.

4. Процессы квантового маиштотормозиого излучения и ОП в полях кристаллических плоскостей связаны с такими полярпзациозшыми явлениями, как

(

дихроизм и двулучепреломление, рождение фотонами поперечно поляризованных каналированных влектроноа и позитронов п самополяризация последних в , ¡погнутых кристаллах. Эти поляризационные явления открывают широкие перспективы получений и гшалнаа поляргаовашшх вторичпых электрон-фотошшх пучков высоких энергий. В тэаной области существуют также орнентационные явления, позволяющие псиольооэать кристаллы для получения и анализа поляризации протонных пучков

5. Процессы излучения и ОП в условиях некоррелированного рассеяния электронов и позитронов атомными цепочками также сопровождаются поляризационными эффектами, которые отличаются широкой областью проявления.

Апробация работы. Результаты работы докладывались па Х1-ХХ и XXII

Всесоюзных совещаниях по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами (Москва, 1981-1990, 1992), Зимней школе ЛИЯФ (Гктчгша, 1986), VII и VIII Международных симпозиумах по спиновым явлениям в физике высоких энергий (Протвино, 1986, Миннеаполис, 1988), сессиях АН СССР (Москва 1982, 1986), Семинарах ХФТИ (Харьков 1983, 1986), Совещании по физике взаимодействия адронов в резонансной области энергии (Харьков,. 1986), семинаре кафедры теоретической физики МГУ (Москва, 1987), Совещаниях по программе поляризационных экспериментов на УНК (Протвино, 1988-1991), Семинаре по

исследованию эффектов квантовой электродинамики при прохождении частиц через кристаллы (Троицк, ФИАН, 1988, 1989), семинарах физического факультета университета Васеда (Ижио, 1990-1991), XIII Конференции им. Вернера Брандта (г.Наро, Япония, 1990), семинаре физического факультета Токийского университета (1991), семинаре Университета г.Окаяма (Япония, 1991), в Институте физики высоких анергий (Япония, г.Цукуба, 1991), на Сессии Физического общества Японии (ТЬкио, 1991), семинарах Института ядерных проблем при БГУ и заседаниях кафедр теоретической и ядерной физики БГУ.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах, список которых приведен в конце реферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы из 195 наименований на 23 страницах. Она положена на 345 страницах и содержит 44 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации посвящена процессу ОП, проявляющемуся при достаточно высоких анергиях и малых углах падения фотонов на кристаллические плоскости и оси. В §1 изложат теория ОП, не опирающаяся на борцовское и дипольное приближения и позволяющая описать его при произвольных углах падения фотонов на кристаллические оси и плоскости. Подобная теория, основанная на описании движения заряженных частиц в уфцукнном поле кристаллических плоскостей (осей) при помощи решений Зоьшерфельда-Мауэ, была развита В.Г.Барышевским и ИЛ.Дубовской для случая излучения. Этот же подход лежит в основе теории ОП, полагаемой в §1. ' ,

Важнейшую роль в понимании природы процессов получения п ОП в кристаллах прп высоких анергиях играет ыагнптотормозное приближение, становящееся применимым при анергиях (используется система единиц Л = с = 1)

е>т»/2И, , (1)

где У0 - амплитуда изменения усредненного потенциала кристаллических плоскостей (К> ~ 10-100 эВ) либо осей (^о ~ 100-1000 вВ). Прп анергиях (1), превышающих 1—10 ГвВ для. плоскостей п 0,1-1 ГаВ для осей, процессы получения и ОП формируются на малой доле периода поперечного движения е*, в преде-

лах которой усредненное поле плоскостей (осей) можно считать однородным. Это п позволяет использовать результаты квантовой электродинамики явлений в однородном поле для описания процессов излучения и ОП в кристаллах при высоких энергиях и малых углах падения частиц на кристаллические оси и плоскости, которые получили название магнитотормозпых процессов.

В §2 показно, как в случае нулевого угла падения фотонов на кристаллические плоскости полученное в §1 обшес выражение для вероятности ОП переходит в усредненную по поперечнику кристалла вероятность ОП в однородном поле, роль которого играет усредненное поле кристаллических плоскостей. Связь процесса ОП в кристаллах с процессом в однородном поле позволила предсказать псевдопороговый характер поведения вероятности этого процесса (см. рис. 1). Напомним, что при к £ 1 зависимость вероятности ОП от энергии фотонов выражается множителем ехр(—8/3«), где it - штариантный параметр, в случае поперечного электрического поля равный

к = wS/mSo , (2)

где

£о = 1,32-101ОВ/см (3)

- масштаб напряженности электрического поля, спонтанно рождающего элек-трон-познтронпые парм из вакуума. При максимальной напряженности усредненного поля кристаллических осей или плоскостей параметр к достигает единицы при характерной (псевдопороговой) энергии процесса магнитотормооного ОП в кристаллах

= ex=i = m£o/£mix , (4)

равной характерной энергии квантового магнитотормозного излучения ех=м, роль которой будет обсуждаться ниже. Энергетическая зависимость выраженной в единицах вероятности Бете-Пштлсра выроятности Oil в поле оси (110) Ge при Т = 100 К (ci>„=i= 47 ГэВ) представлена вместе с данными эксперимента Bah J.F. et al. Phys. Lett. В. S0S(1988)615 на рис. 1.

Важной чертой магнитотормооного ОП является его большая интенсивность при малых углах, отличающая его от процесса когерентного тормозного ОП. В приближении прямолинейных траекторий для угла отклонения е* в поле одной атомной оси (плоскости) можно получить оценку Дф = |ej£(r)dl/e ( ~ Voftil>,

7

6

L. 5

X 4

£

3 2 1 О

• . ..... i . -1 '— I— 1 ✓ У

Ge<110> 100К

' У

1 . 1 »

0.0

50

100 150

Рис.1

и), ГэВ

Х=Д£До

сравнение которой с углом т(е показывает, что локальный характер процесса ОП сохраняется при

Ф^Уо/т. (5)

- При энергиях псевдопорога (4) отношение Уо/т значительно превосходит угол каналнрования. Однако в первом эксперименте по наблюдению магннтотормоо-ного ОП была обнаружена очень резкая ориентацнонная зависимость, характеризующаяся углом 'блпэкпм к углу гапгишрозшптя, примерно па порядок меньшим У0/т. Этот результат,казалось бы, указывал на связь магнитотормоэ-ного процесса ОП с эффектом коналпрования рождающихся е*. В §3 излагается метод расчета вероятности ОП, позволяющий количественно обосновать существование достаточно плавной ориептациониом оавпсимости вероятности ОП, характеризуемой углом Уо/т. В основе данного метода лежит расчет поправки, учитывающей связь неоднородности поля п орпептацнопноп зависимости вероятности ОП. В качестве исходного берется кваоикл&ссическая формула В.Н.Байера и В.М.Каткова, а в качестве нулевого приближения - вероятность, полученная в магнитотормооном пределе! Используя втот метод, действительно удалось обосновать существенно более плавную орпептацпокиую зависимость вероятности ОП, чем наблюдавшаяся на эксперименте. Помимо этого, было продемонстрировано сохранение симметрии спектра рождающихся е+ и е~ при ф < Уо/т и показано, что увеличение вероятности ОП с ростом ф сменяется на убывание прп достаточно высокой онергпи фотонов (в поле оси < 110 > бе 100 К это происходит при ы ~ 200 ГэВ). Последующие оксперименты и теоретические работы других авторов подтвердили наши предсказания, касающиеся как ориентацпонпой зависимости, так и величины вероятности ОП.

Вторая глава посвящена процессу излучения, который также сильно модифи- ' цируется при энергиях (1) и углах падения е+ и е~ на плоскости и осп (5). Наиболее важные черты процесса магнитотормооного излучения е± в кристаллах -можно предсказать, исходя из известных положений теория магнитотормооного излучения. Весьма удобным прп этом оказывается параметр

х=-г£/£о , (6)

в случае поперечного усредненного электрического поля кристаллических осей и плоскостей равный отношению напряженности поля £' = в системе покоя

е*, имеющих анергию е и ооренц-фактор 7 г е/т, ж характерной напряженности поля (3). Параметр х достигает единицы при « = еХш1 (см. (4)). При »том верхняя граница спектра получаемых фотонов Ьи ~ Xе/(1 + х) становится сравнимой с анергией самих, е* и начинают оаметно проявляться спиновые аффекты в излучении, делающие возможной самополяризацию е* в полях кристаллов, подробно рассматриваемую в §14.

Наиболее принципиальным результатом, подученным в исследованиях процесса излучения в кристаллах в 80-е годы, оказалось обнаружение влияния аффекта радиационного охлаждения е~ на спектр их энергетических потерь. Ма-гнитотормозное приближение сильно упрощает описание процесса радиационного охлаждения. Действительно, вследствие того, что магнитотормозное излучение является локальным и практически не измененяет направления движения, испускание фотона приводит лишь к замене в выражении для анергии поперечного движения

' + (7)

начальной анергии е* на конечную = е—о» и, таким образом, изменение сх составляет —1иь±(р)/2". Поскольку в достаточно общем случае кинетическая анергия поперечного движения ы\(р)/2 сравнима с потеря большей части полной анергии частицы на излучение может вызвать сопоставимое по относительной величине уменьшение гх>

Важно, однако, что существует еще один фактор, связывающий изменение полной и поперечной анергии е±. Действительно, интенсивность излучения е* в магнитотормозном приближении определяется напряженностью усредненного поля осей (плоскостей) ь месте нахождения е* и сильно зависит от ее величины: 1(р) ~ Х3(р) при х .< 1 и 1(р) ~ х(й) при х ~ 1- Убывание же е±, особенно если ее величина не превышает анергии потенциального барьера е*, может оаметно изменять характер поперечного движения е* в периоды их нахождения в областях значительной интенсивности поля. ТЬк, при уменьшении ех эти области перестают быть досягаемы для каналированых е+, в то же время при не слишком малых значениях {-х ее уменьшение приводит к смещению е~ в области наиболее сильного поля. В случае е~ это вызывает наблюдавшееся экспериментально увеличение интенсивности излучения, ведущее в свою очередь к дальнейшему

уменьшению «х-

Основное внимание во второй главе диссертации уделено теоретическому

описашпо эффекта радиационного охлаждения. В §4 изложена упрощенная теория эффекта, основанная на описании радиационных потерь с- как непрерывного процесса, впервые позволившая констатировать наблюдение эффекта радиационного охлаждения. Дискретность испускания фотонов была учтена в рассматриваемой в §5 более реалистичной модели, давшей возможность исследовать роль различных факторов, влияющих на ход процесса радиационных потерь е-. ТЫ же показало, что приближение статистического равновесия ие позволяет количественно описать провес магпитотормозного излучения. В §G изложен простой метод моделирования процесс» излучения с учетом радиационного охлаждения, не опирающийся на приближение статистического равновесия. По-лученпый в условиях эксперимента Belkzccm A. cl aL Phys. Lett. 3177(1386)211 спектр энергетических потерь е~ в поле оси < 110 > Ge при Т =» 100 К представлен па рис. 2 наряду с экспериментальными данными. Процесс радиационного охлаждения также учитывался при моделировании радиационной самополяр из ацш! е*, рассматриваемой в §14. Важность учета этого процесса в данном случае связана, с тем, что возникающее благодаря ему подавление дскапалирова-нпя е~ значительно улучшает возможности получения поляризованных с" путем их самополяризации в изогнутых кристаллах.

Третья глава диссертации посвящена изложению теории некогерентных процессов в условиях действия магннтотормозного механизма излучения и ОП. Напомним, что магнитотормозные процессы получения и ОП являются когерентными процессами, описываемыми в рамках модели усредненного потенциала. Помимо них в кристалле всегда имеют место некогерентные процессы, свя-оанные с отличием истинного внутрнкрпсталлического потенциала от усредненного. Наиболее существенными иа них при высоких анергиях е* и у являются процессы получения и ОП, связанные с некогерентнымн процессами рассеяния е* ядрами. Исследования, проведенные в рамках теории когерентного тормозного излучения и ОП ещё в пятидесятые годы, показали, что в области ее применимости вероятности некогерентных процессов излучения и ОП мало (на 10-20%) отличаются от вероятностей аналогичных процессов в поле ядра (то есть от вероятностен излучения и ОП, полученных Бете и Г&йтлером) и не зависят от анергии исходных частиц. Между тем, в области действия приближения однородного поля следует ожидать более фундаментальных изменений природы некогерентных процессов.

Действительно, поскольку усредненная вдоль оси концентрация ядер в сотни pao превышает среднюю концентрацию атомов в единице объема конденсированного вещества, при движении в областях локализации ядер атомов, обраоу-ющнх кристаллические оси, с* будут подвергаться оначительно более интенсивному многократному рассеянию, чем в аморфном веществе. Еще Л.Д.Л&ндау и И.Я.Помераичуком было указано на то, что, когда среднеквадратичный угол многократного рассеяния

= 8 xnUiZa/e)* In (8)

(n - концентрация ядер, а = 1/137, - минимальный и максимальный углы рассеяния) на длине когерентности /„л превышает характерный угол т/с, где б - энергия е~ или е+, многократное рассеяние должно оказывать существенное влияние на процессы излучения и ОП, выражающееся в уменьшении их вероятностей. Поскольку в случае аморфьой среды при излучении фотонов с энергией w ~ « ¡oh а ее'/т1w ~ e/ni1, а при ОП с е±~ и - lcoh Oí е+1-/т?ш ~ и/т2 ~ t±/m?, имеем ( ) <х 1/«, благодаря чему при достаточно высоких энергия* неизбежно выполняется условие д, ( la,h )> m/t, обеспечивающее проявление эффекта Ландау-Померанчука в аморфной среде. Однако даже в наиболее плотны* конденсированных веществах последний критерий выполняется при энергиях е* и 7 порядка 10 ТвВ н более, что оначительно затрудняет проведение экспериментальных исследовании.

Условия наблюдения эффекта Ландау-Померанчука могли бы быть облегчены, если бы удалось значительно увеличить концентрацию рассеивателей п, чего действительно можно достичь, направив частицы параллельно кристаллическим осям. Ситуация при этом, однако, не совсем совпадает с ситуацией, рассмотренной Л.Д.Ландау n НЛ.Поыеранчуком в случае аморфной среды, главной причиной чему служит наличие когерентного рассеяния е*, влияние которого на процессы излучения и ОП описывается приближением однородного поля. При достаточно высоких энергиях о* и w ~ « характерный угол излучения 0ra<¡ ~ (m/í)(x«,/w)1'3 оказывается пропорциональным t~V3, а не 1/«, как в аморфной среде. Когерентная длина ¡ah — («7maw)(w/x«')2'3 пропорциональна е1'3. Подставив ее в определение (8), нетрудно видеть, что 0, ( íco/, ) ос е-5'®. Энергетические зависимости углов ûraj и û, позволяют убедиться в неизбежном при достаточно высоких энергиях частиц выполнешш неравенства û,(leoh ) < т/е,

противоположного неравенству, реализующемуся в аморфной среде, что позволяет говорить о подавлении ЭЛП в присутствии внешнего полл.

Подробному исследованию влияния многократного рассеяния произвольной интенсивности на магинтотормозиые процессы посвящены 37-10. Достаточно общая теория таких процессов развита з §7. При помощи метода континуального иитергирования там получены выражения, обобщающие выражения А.В.Мигдала, которые описывают проявление ЭЛП в аморфной среде, и выражения А.П.Никишова и В.П.Ритуса для вероятностен процессов излучения и ОП в однородном поле. Кроме того, эти выражения учитывают преломление фотонов I! описывают процессы получения, ОП :: поляризационные явления в условиях асимметричного рассеяния. Переход к укапанным предельным случаям рассмотрен в §8, 9 и 18.

Кроме того, в §8 показано, что в логарифмическом приближении для обеспечения правильного перехода к пределу слабого многократного рассеяния, в котором вероятности процессов излучения и ОП описываются формулами Бете-Гантлора, к выражениям теории А.Б.Мигдала необходимо добавить вероятности процессов, имеющих место в поле отдельного ядра. Построенная на основе рассмотрения процессов однократного и многократного рассеяния з присутствии внешнего поля теория некогерентных магнптотормозных процессов в кристаллах изложена п §10. Показано, что даже в условиях достаточно интенсивного некогерентного рассеяния е* ядрами атомов, образующих кристаллические осп н плоскости, некогерентные магнитотормозные процессы излучения н ОП описываются в логарифмическом приближении сечениями этих процессов на отдельных ядрах при наличии внешнего поля. Эти сечения были получены А.В.Борисовым и В Л.Жуковским и несколько уточнены в нашей работе. В §10 иллюстрируется наиболее существенное следствие развитой теории некогерентных магнптотормозных процессов, заключающееся п уменьшении вероятностей этих процессов с ростом энергии исходных е*, 7.

Четвертая глава посвящена поляризационным явлениям при прохождении через кристалл фотонов высоких энергий н их получении электронами (позитронами). Эффекты дихроизма и двулучепреломлеппя в оптической области электромагнитного спектра были хорошо известны уже в первой половине девятнадцатого пека. Однако лишь по второй половине двадцатого было выяснено, •его эти оффекты проявляются п чрезвычайно широком диапазоне электрома-

гнитного спектра. Существенный шаг в атом направлении был сделан Кабиббо и сотрудниками. В рамках теории когерентного тормсоного ОП ими было обосновано существование аффектов дихроизма и двулучепреломленпя в области энергий фотонов порядка 1 ГэВа и выше.

Предсказание в наших работах проявления магнитотормооного механизма ОП пооволшю обосновать существование связанных с ним аффектов дихроизма и двулучепреломленпя при анергиях, как минимум на три порядка превышающих границу применимости теории когерентного тормооного ОП. Рассмотре-топо магпитотормозного дихроизма и двулучепреломления посвящены соответственно §11 и 12.

Подобно процессу магнитотормооного ОП сопровождающие его аффекты дихроизма и двулучепреломленпя проявляются, начиная с энергий (4), прп углах падения фотонов (5) на кристаллические плоскости и описываются квантовой электродинамикой однородного интенсивного пом. Для получения действительных и мнимых частей поперечного тензора показателя преломления фотонов в кристалле играющий в ней роль локального тензор преломления фотонов однородным полем должен быть усреднен по поперечнику кристалла. Кроме того, должен быть учтен вклад некогерентных процессов, Локальный характер процесса магнитотормозного ОП позволяет убедиться, что оптические аффекты сильно подавляются при усреднении по поиеречнику кристалла в осевом случае, но п< шостью сохраняются в.плоскостном. Собственные направления действительных и мнимых частей поперечного тензора преломления фотонов кристаллом в плоскостном случае, естественно, направлены параллельно и перпендикулярно кристаллическим плоскостям.

Эффекты магнитотормооного дихроизма и двулучепреломления позволяют получать и анализировать поляризованные пучки с энергиями в сотни ГаВ я выше. В качестве примера в §12 рассмотрена система вольфрамового поляризатора и кремниевой четвертьволновой пластинки, позволяющая получать линейно и циркулярно поляризованные фотонные пучки с анергиями ш £ 300 ГаВ. Энергетические зависимости поляризации, и интенсивности этих пучков представлены на рис. 3.

Теория процессов излучения и ОП в однородном поле может быть применена для количественного описания процессов в кристаллах лишь при ф <СУо/т. Между тем, хотя рассмотрение процессов излучения в ОП сильно усложняется

Рис.3

Рис.4

при ф ~ Уо/т, характер пх формирования и такие полезные особенности, как высокая вероятность и сильная поляризационная зависимость, сохраняются без существенных изменений. Это делает задачу описания процессов излучения и ОП при ф ~ Уо/т важной как для исследования природы атпх процессов, так и для выяснения возможностей пх наиболее аффективного использования. Для решения задачи описания процессов получения и ОП при ф ~ Уо/т, и > нами был предложен метод расчета характеристик отпх процессов, основанный на использовании алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ). Его примените для расчетов вероятностей ОП в получения как каналированных, так и пеканалированпых е+ и е-, движущихся в реалистичном усредненном потенцп-. але кристаллических плоскостей, рассмотрено в §13.

Развитый метод расчета позволяет количественно проанализировать возможности использования излучения е* с анергией в сотни ГоВ и выше для получения жестких поляризованных фотонных пучков при угяах падения е* ф ~ Уо/т на кристаллические плоскости. Выбор именно этих углов объясняется тем, что позволяет обеспечить подавление испускания мягких фотонов, затрудняющих использование поляризованного излучения е*, падающих под углами ф С Уо/т, а с другой стороны - добиться высокой поляризации фотонов с анергией, соответствующей первому интерференционному максимуму их спектра.

Пятая глава посвящена спиновым дяпстт«»« в изогнутых кристаллах. К числу таких явлении относятся рассматриваемые в §14-16 радиационная самополяризация, образование фотонами поперечно поляризованных е+е~-пар и поворот спина каналированных частиц.

Поляризация е* возникает в кристаллах только в условиях квантового ма-гиитотормозпого излучения и ОП, то есть при х» * ^ В случае ОП это связано с тем, что когерентные аффекты в образовании фотонами каналированных е* проявляются лишь в условиях действия магнитотормозного механизма ОП. Связь же возможности самополяризации при излучении в кристаллах с его квантовым характером не столь очевидна. Пользуясь выражением для интенсивности излучения I = 2ат1хг/3 11 выражением для времени самополяризации трс = Зе/Ьу/Зат1)^, полученный А.А.Соколовым иИ.М.Терновым в пределе х 1, получаем для величины энергетических потерь е* за время самополяризации оценку

1-т^ ~ 16е/15л/3.у- (9)

Нетрудно видеть, что при ^ <С 1 эта величина значительно превышает энергию частицы, вследствие чего процесс самополярпзацин в накопителях может идти лишь в условиях постоянного восполнения энергетических потерь.

Отсутствие реальной возможности пополнения энергетических потерь э кристаллах не позволяет надеяться реализовать в них процесс радиационной самополярноацин при х < 1 к делает неизбежным обращение к квантовому режиму магнитотормооного излучения \ 1, проявляющемуся в полях кристаллических плоскостей при энергиях от полутора сотен ГэВ до ТэВа и позволяющему поляризовать вторичные е*-пучки крупнейших существующих и строящихся протонных ускорителей. В квантовом режиме значительная поляризация е*, движущихся в изогнутом кристалле, должна достигаться при испускании нескольких фотонов, энергии наиболее жестких из которых сравнимы с энергией е*. Необходимость учета существенного изменения энергии е* и зависимость интенсивности излучения от их спинового состояния существенно усложняет картину процесса. Метод учета спиновых эффектов в квантовом магннтотормозном излучении был отработан иамн в случае однородного поля и включен затем в схему моделирования процесса магннтотормозного излучения в кристалле, изложенную в §6. Сплошной и штриховой линиями на рис. 4 представлены графики энергетической зависимости поляризации и функции распределения с начальной энергией 287 ГэВ, прошедших через двухмиллиметровый кристалл 5| (110) 293 Л" с радиусом изгиба один метр. Поскольку начальная энергия е+ совпадает с максимальной энергией е*-пучка ЦЕРН, представленные численные результаты доказывают возможность наблюдения эффекта радиационной самополяризации в кристаллах на имеющийся экспериментальной базе. В §14 приведены также результаты численного моделирования самополяриоащш тэвнкх е+ и е- и показано, что изменение кривионы кристалла позволяет заметно повысить эффективность получения поляризованных ет. Заметим, что процесс самополярпзации е± в изогнутых кристаллах моделировался В.А.Айрутюиовым и соавторами. Из-за использования многочисленных кеолравдашплх приближений и неверного выражения для вероятности излучения поляризованных е* им не удалось обнаружить высокой эффективности рассматриваемого процесса, иллюстрируемой результатами, приведенными в §14.

Напомним, что электрон-фотонные пучки получают на протонных ускорителях по схеме, предложенной М.А.Марковьш, в соответствии с которой фотоны возникают при распаде 7Г°, г) и других нейтральных мезонов, рождающихся при столкновении протонов с ядрами. Поскольку е*-пучки в этой схеме генерируются при дальнейшей, конверсии фотонов, возможность сообщения поляризации е* в момент их рождения явилась бы более прямым способом пояучепия поляризованных с*, чем рождение неполярпзованных е* и их дальнейшая са-мополяризацпя. Эта возможность реализуется благодаря аффекту образования поперечно поляризованных ханалированных е+е~-пар в кристаллах, рассматриваемому в §15. Представленные в нем численные результаты показывают, что атот аффект позволяет достичь более высокой степени поляризации, чем радиационная самополяризация, однако уступает ей в интенсивности поляризованных пучков, которые могут быть получены на его основе. В атом же параграфе обсуждаются преимущества использования поляризованных вторичных е±-пучков, которые можно будет получать, благодаря поляризационным явлениям в изогнутых кристаллах, в' экспериментальных исследованиях спиновой структуры нуклонов.

- Использование эффекта поворота спина кааалированных частиц в изогнутых кристаллах для измерения аномальных магнитных моментов короткоживущих частиц анализируется в §16 на примере очарованного лямбда плюс гиперона. .

Изогнутые кристаллы могут оказаться полезны также при измерении поляризации протонных пучков очень высокой энергии. Наиболее перспективными методами измерения поляризации протонов высоких энергий считается их рассеяние в области кулон-ядерной интерференции и аффект Примакова. При их использовании па ББС понадобится регистрировать протоны, рассеянные на мпкрорадиашше углы, что при применении традиционных методов потребует километровых расстоянии. В §17 анализируется возможность регистрнрации таких протонов при помощи кристаллов. Кроме того, в §17 обсуждается возможность использования кристаллов для разделения пучков, движущихся на малом расстоянии друг от друга, что может облегчить получение поляризованных протонных, антипротонных и ядерных пучков путем разделения неполяризованных на поляризованные составляющие в соответствии с предложением Нйниковского и Росманиса.

Последняя шестая глава диссертации посвящена рассмотрению процессов,

м X

сопровождающих воаимоденствие е* ;г 7 с кристаллическими осями при углах падения существенно больших и существенно меньших характерного угла Цу/т, огранич:шающего область действия магнитотормооного механизма излучения и ОП. §18 посвящен теории процессов излучения и ОП при некоррелированном рассеянии е* атомными цепочками и сопровождающих их поляризационных явлении при энергиях и/, е ^ = «х=1 и углах падения ф ^ \га/т. В наших работах было показано, что асимметрия некоррелированного рассеяния е* последними приводит к таким поляризационным явлениям, как дихроизм и линейная поляризация фотонов, получаемых е*. Существование этих явлений обусловлено асимметрией данного типа рассеяния. Действительно, при падешш под малым углом ф рассеяние в значительной степени определяется действием усредненного потенциала цепочек, приводящим к повороту перпендикулярной им составляющей скорости. Пусть угол этого поворота 9 удовлетворяет условию < 1. Как обычно, будем называть плоскость у г, параллельную начальной скорости е* и атомным цепочкам, плоскостью падения. Сравним угол поворота проекции скорости на эту плоскость 1?„ = Фу1 ¡2 <1 с углом поворота дх — ее проекции на плоскость хг, перпендикулярную плоскости падения и параллельную начальной скорости е± V — (0,0, г>). При V* 1, очевидно, выполняется соотношение | |, означающее наличие практически полной асимметрии рассеяния в плоскости, перпендикулярной скорости е* (отклонение этой плоскости на угол ф 1 от плоскости ..'у здесь несущественно). Теория процессов излучения, ОП и поляризационных явлений в условиях некоррелированного рассеяния е* атомными цепочкамп излагается в §18 . Ее основой служит выражение для вероятности излучения в условиях асимметричного рассеяния, являющееся частным случаем выражения, полученного в §7. Проведен анализ поляризационных явлений в излучении и ОП в пределах слабого и сильного рассеяния на длине когерентности и показано, что эти явления выражены значительно лучше в первом ио них. Существенно, что область углов падения частиц на атомные цепочки, в которой асимметрия рассеяния еА мало отличается от полной, достигает в веществах с не слишком большим атомным номером нескольких мнллирадиан. Благодаря этому поляризационные явления в условиях некоррелированного рассеяния е* атомными цепочками проявляются в значительно более широком утловом нптервале, чем анализировавшиеся в четвертой главе поляризационные явления в полях кристаллических плоскостей, что по-

овояяет надеяться аффективно использовать поляризационные явления в полях атомных цепочек для преобразования сильно расходящихся вторичных пучков протонных ускорителей.

В §18 также подробно описана область проявления эффекта Ландау-Поме-ранчука, на облегчение наблюдения которого в условиях некоррелированного рассеяния е± атомными цепочками было указано А.И.Ахисзером, Н.Ф.Шульгой и соавторами. Показано, что как и в аморфной среде, наилучшие условия Наблюдения этого эффекта в условиях некоррелированного рассеяния реализуются в веществах с большим атомным номером, усиление интенсивности рассеяния в которых по сравнению со случаем аморфной среды достигает нескольких раз. В заключение §18 анализируются возможности наблюдения поляризационных явлений в условиях предсказанной В.Л.Любошицем и М.И.Подгорецким асимметрии некогерентного рассеяния с* атомами, образующими кристаллические плоскости. Показано, что наилучшие условия наблюдения этой асимметрии реализуются при падении е* с энергией порядка ГэВа на одну из главных плоскостей кристалла алмаза под углами 10-20 мрад. '

Общепринятая процедура усреднения вероятности ОП в однородном поле по поперечнику кристалла, использованная, в частности, в главах 1 и 4, не всегда " оказывается адекватной. Она предполагает однородность потока фотонов, которая, очевидно, нарушается, если их распространение описывается геометрической оптикой и если фотоны падают на оси (плоскости) под столь малыми углами, что успевают поглотиться в области скопления ядер атомов, образующих ось (плоскость). Поскольку возможность подобного поглощения быстро пропадает при увеличении угла падения фотонов, все это должно приводить.к новому ориентационному эффекту, обсуждаемому в §19. Условие применимости приближения геометрической оптики оказывается достаточно жестким и при- , водит к тому, что этот ориентациониый эффект проявляется только в области действия могннтотррмозного механизма ОП w ^ 4uj«=i.

В случае кристаллических осей величина характерного угла эффекта оказывается порядка одного микрорадиана, а в случае плоскостей она еще на порядок меньше, что делает в этом случае эксперимент малореальным, и оправдывает использование в §11 и 12 процедуры усреднения вероятности ОП'по поперечнику кристалла. Рассматриваемый эффект вызывает также десятипроцентное' уменьшенне вероятности ОП при углах расходимости фотонного пучка порядка .

10 мкрад. Можно ожидать, что анизотропия поглощения жесткого электромагнитного излучения в микрорадианном диапазоне углов падения на кристаллические оси и плоскости будет полезна при ориентировании кристаллов с точностью —1—10 мкрад и прецизионном анализе их качества в условиях эксперимента с электрон-фотонными пучками.

В заключении перечислены основные результаты работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Впервые корректно определена область, в которой проявляются процессы квантового магнптотормозного излучения и образования с+е"-пар в кристаллах. Тем самым указано не возможность экспериментального исследования этих процессов, которое было начато в ЦЕРН в 1984 году,

2. Рассчитана ориентационная зависимость процесса мапттотормозного образования пар в области малых углов падения фотонов на кристаллические оси п плоскости и указано на ошибочность результатов первого эксперимента по наблюдению его энергетической л орпентациошюп зависимости.

3. Впервые дана интерпретация экспериментально измеренных спектров энергетических потерь электронов высоких энергий в достаточно тонких кристаллах и показано, что появление пика в жесткой части этих спектров свяпано с г.»}>фек-том радиационного охлаждения.

4. Разработаны модели, учитывающие влияние многократного рассеяния и радиационного охлаждения на движение электронов и пооитронов в условиях ма-гиитотормооного получения в кристаллах. Покапано, что приближение статистически равновесного распределения по поперечным координатам яв позволяет количественно описать излучение фотонов электронами высоких энергий в полях осей достаточно тонких кристаллов.

5. Развита теория, описывающая влияние некоррелированного рассеяния произвольной интепенвяоетп на излучение а образование фотонами пар уяьтраре-

лятпвисгскдх электронов и позитронов в однородном внешнем поле. Показано, что в отличие от случая отсутствия поля, влияние некогерентного рассеяния на эти процессы убывает с ростом энергии частиц, не давал проявиться эффекту Ландау-Поиеранчука.

С. Покаоано, что в основанных па использовании уравнения Фоккера-План ка теориях процессов излучения и образования пар в условиях некоррелированного

рассеяния для обеспечения перехода к формулах! Бете-ГЫгглера в пределе низких энергий необходимо дополнительно учесть процессы получения и образования пар в поле отдельного ядра. '.

7. Построена теория некогерентных процессов в условиях действия магнито-тормооного механизма процессов излучения и образования пар в кристаллах. Показано, что вероятности этих процессов, в отличие от вероятностей, пред-скаоыпаемых теорией когерентного тормозного излучения и образования пар, убывают с ростом энергии частиц. , .

8. Построена теория аффектов дихроизма и двулучепреломления кристаллов, проявляющихся в условиях действия, магиитотормооногс механизма процесса образования фотонами е+е~-пар.

9. На основе использования алгоритма быстрого преобразования Фурье впервые проведены последовательные расчеты вероятностей процессов излучения н образования пар при произвольных углах падения частиц на кристаллические плоскости. Показано, что в тошгом диапазоне энергий оптимальной для получения жесткого поляризованного излу чения является область углов падения электронов и позитронов на кристаллические плоскости, в которой для описа-' ння испускания фотонов не могут быть использованы нн теория когерентного тормозного излучения, ни приближение однородного поля.

10. Проведено моделирование радиационной самополяр из ацни электронов и по-оитронов в ноогнутых кристаллах и впервые продемонстрирована ее высокая эффективность.

11. Путем численного моделирования доказана возможность повышения эффек-' тивностп процесса радиационной самополяриэацин электронов введением переменной кривизны изгиба кристалла.

12. Предсказан эффект образования фотонами поперечно поляризованных е+е~-пар в кристаллах и построена его теория. .

13. Предсказано существование поляризационных эффектов в излучении и образовании пар в условиях некоррелированного рассеяния электронов и позитронов атомными цепочками. - \

14. Построена теория процессов излучения, образования пар и поляризацион- .. пых явлений в условиях некоррелированного рассеяния электронов и позитронов атомными цепочками.

Тем самым обоснована возможность эффективного использования поляризацп-

онных явлений в кристаллах для получения достаточно интенсивных н высоко поляриоованных вторичных пучков на протонных ускорителях товного диапа-оона (пункты 8-14).

15. Теоретически обоснована возможность испольоования поогнутых кристаллов для радикального сокращения пространственного промежутка, необходимого для измерения поляризации пучкой наиболее мощных протонных ускорителей методами, требующими выделения частиц, рассеянных на михрораднанные углы.

16. Предложено использовать изогнутые кристаллы для разделения пучков частиц высоких энергий, движущихся на очень налом расстоянии друг от друга, что может позволить ускорить получение поляризованных протонных и ядерных пучков высоких анергий методом разделения неполярдаованных пучков на поляризованные составляющие.

17. Предсказано и описано теоретически явление ориентационной зависимости вероятности магнитотормозного образования пар при мнкрорадиалных углах падения фотоиов на кристаллические оси и плоскости.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Барышевскнй В. Г., Тихомиров В. В. Двулучепреломление -¡-квантов больших энергий в монокристаллах // Жури, технлч. фаз. 19S2. Т. И. Вып. 7. С. 1470-1478.

2. Барышевский В. Г., Тихомиров В. В. Двулучепреломление 7-квантсв больших энергий в кристаллах // Яцери. фнз. 1982. Т. 36. Вып. 3(9). С. 697706. .

3. Барышевский В. Г., Тихомиров В. В. Поляртгаациошше явления в процессах излучения и рождения пар частиц, каналнровапных в кристаллах // Груди XI Всес. Совещ. по фио. взаимод. заряженных частиц с кристаллами. М.: Иод-во МГУ. 1982. С. 315-319.

4. Barvshevskii V;G., Tikhomirov V.V. Birefringence of the liigli-energy 7-quanta in roonocrystals // Phys. Lett. 1982, V. 90A, N 3. P. 153-155.

5. Барышевский В. Г., Тихомиров В. В. Рождение поперечно поляризованных электронов и позитронов высоких энергий в кристаллах // Жури, оксперим.

п теорет. фгго. 1983. Т. 85. Вып. 1(7). С. 232-242.

6. Тихомиров В. В. Спектр излучения каналировиниых частиц при высоких энергиях // Вестник Белгосуниверситета. Сер. 1, физ., мат. и мех. 1983, N 2. С. 0-10. -

7. Baryshevskii V.V., Tikhomirov V.V. Creation of transversely polarized high-energy electrons and positrons in crystals // Phys. Lett. 1983. V. 96A, N 4. P. 215-218.

8. Тихомиров В. В. Влияние многократного рассеянна на процессы па-лучения и рождения пар в кристаллах при сверхвысоких энергиях // Вестник Белгосуниверситета. Сер. 1, физ., мат. и мех. 1983, N 3. С, 27-32.

9. Варышевский В. Г., Тихомиров В. В. Полярпэацилнные явления при прохождении у-квантов через монокристаллы // Т^эуды XII Всес. Совещ. по фио. взаимод. огряж. частиц с кристаллами. М.: Изд-во МГУ. 1983. С. 130-132.

10. Ъпсомиров В. В. Отсутствие аффекта Ландау-Померанчука при малых углах падения электронов, позитронов и 7-квантов высоких энергий па оси и плоскости монокристалла // Т^уды XIII Всес. Совещ. по физ. взаимод. заряж. частиц с кристаллами. М.: Изд-во МГУ. 1984. С. 151-153.

11. Baryshevsky V. G., Tikhomirov V. V. Pair production in a slowly varying' electromagnetic field and pair production process // Phys. Lett. 1985. V. 113A, N 6. P. 335-340. .

12. Baryshevskii V.G., Tikhomirov V.V. New polarization effects accompanying ' pair production in crystals // Nucl. Instrum. and Meth. 1985. V. A234. P. 430-434.

13. Барышезскии В.Г., Тихомиров B.B. Роль некогерентного рассеяния в радиационных процессах при малых углах падения частиц на кристаллические оси п плоскости // Журн. эхеперпм. п теорет. физ. 1986. Т. 90. Вып. 6. С. 1908-1921.

J.4. Baryshevsky V. G., Tikhomirov V. V. On the possibilities of polarized e± and 7-beam production in the proton accelerators. Proc. of High-Energy Spin Physics VII Intern. Symp. Protyino. 1986. Serpukhov, 1987. V. II. P. 213-214.

15. Tikhomirov V.V. On the theory of electron-positron pair production in crystals // J. Physique (Paris). 1987. V. 48. P. 1009-1016.

16. Tikhomirov V.V. The position of the peak in the spectrum of 150 GeV electron energy losses in a thin Germanium crystal is proposed to be determined by radiation cooling // Phys. Lett. A. 1987. V. 125, N 8. P.411-415.

17. Бпрышеаскип В. Г., Тихомиров В. В. К вопросу о возможностях получения поляризованных е*-пучков на протонных ускорителях // Ядерн, фип. 1988. Т. 48. Вып. 3(9). С. C70-C7S.

18. Тихомиров В.В. Об интерпретации результатов измерения знергети ческнх потерь е" в кристаллах // Труды XVII Всес. Совещ. по фио. взаимод. оаряж. частиц с кристаллами. М.: Изд.-во МГУ. 198S. С. 87-89.

19. Варышевский В. Г., Тихомиров В. В. Использование ориентационных явлений в кристаллах для получения полярноованных пучков на протонных ускорителях // Вопр. атомн. науки п техн. Сер. общ. и ядерн. фио. 1988. Т. 41. Вып. 1. С. G5-68.

20. Тихомиров В.В. Радиационное охлаждение электронов в кристаллах // Докл. A If БССР. 1988. Т. 32. Вып. 1. С. 29-31.

21. Барышовскнн В.Г., Тихомиров В.В., Шехтман А.Г, Новый механном возникновения поглощения гамма-квантов высоких энергий в кристаллах // Письма в Журн. техн. фио. 1989. Т. 15. Вып. 4. С. 77-80.

22. Варышевский В. Г., Тихомиров В. В. Радиационные процессы магнито-тормозного типа в кристаллах и сопровождающие их поляризационные явления // Усп. фио. наук. 1989. Т. 159, N 3. С. 529-565.

23. Тихомиров В. В. Моделирование спектра энергетических потерь 150-гэвных с" в кристалле германия методом Монте-Карло // Т^уды XVIII Всес. Совещ. по фнз. взаимод заряж. частиц с кристаллами. М.: Иод-во МГУ. 1989. С. 122-121.

24. Tikhomirov V.V, Simulation of multi-GeV electron energy losses in crystals // Nucl. lustrum, and Meth. 1989. V. B36. P. 282-285.

25. Baryshevsky V. G., Tikhomirov V. V. On the production of polarized e* and 7-beams in the proton accelerators. Proc. of High-Energy Spin Physics VIII Intern. Symp. Minneapolis. MN. 1988. Arner. Inst, of Physics Conf. Proc. N 187. NY. 1989. V. II. P. 1174-1182.

26. Варышевский В. Г., Тихомиров В. В. Получение поляризованных е*,

7-пучков на основе использования эффектов магнитотормооного дихроизма п двулучепреломлеаня // III Рабоч. Со вещ. по спин, явлениям в фгоз. высох, внерг. Протвино. 1989. ИВФЭ. 1090. С. 448-449.

27. Барышевский В. Г., Тихомиров В. В., Шехтман А. Г. О влиянии дифракции на анизотропию поглощения сверхжесткого гамма-излучения при малых (микрорадианных) углах падения на кристалличекие осп // Иов АН БССР. Сер. фпэ-энерг. наук. 1991, N 2. С. 39-46.

28. TiixoiiiipoB В.В. О поляризационных явлепиях, проявляющихся в условиях асимметричного'многократного рассеяния электронов и поонтронов // Ядерн. физ. 1991. Т. 53. Вып. 2. С. 338-350.

.29. Tikhomirov V. V. Polarization effects acconjpiuiying penetration of high-energy electrons, positrons'and gamma-quanta through crystals // Rad. effects, and defects in solids. 1991. V. 117, N 1. P. 27-32.

30. Сияенко А. Я,, Ъосомиров В. В. О поляризации е*, прошедших через изогнутый кристалл с малыми потерями анергии // Т^уды XX Всес. Совещ. по фно. Бзаимод. оаряж. частпц с кристаллами. М.: Иод-во МГУ. 1901. С.. 23-25. ;

,31. Tikhomirov V. V. Use of crystals for measuring proton beam polarization at high-energy proton accelerators // Ned. Instrum. and Meth. 1991. V. B61. P.

403-407.". '-""..V"'-'V^ \' V •"''' ''V' ''■ -.',".".•" ' ■"

32. Тихомиров В.В. Использование метода быстрого преобразования Фурье.' для расчета интенсивности излучения влек тронов (поонтронов) высоких энергий-в полях кристаллических плоскостей // Изв. АН Беларуси. 1992, N 2. С. 60-66.