Волновая зона и свойства релятивистского излучения

• Автор: Поздеева, Татьяна Олеговна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 98 с. : ил.

1 Формализм Фейнмана - Хевисайда в теории излучения

1.1 Определение наблюдателя в формализме ФейнманаХевисайда и в ковариантной релятивистской теории излучения

1.2 Прямое дифференцирование запаздывающих потенциалов

Лиенара-Вихерта

1.2.1 Прямое ковариантное дифференцирование потенциалов Лиенара - Вихерта

1.2.2 Техника дифференцирования запаздывающих потенциалов

1.2.3 Техника ковариантного дифференцирования запаздывающих потенциалов

1.3 Нерелятивистская интерпретация ковариантного оператора

прямого синхронного дифференцирования

2 Волновая зона в теории релятивистского излучения

2.1 О ковариантом определении излучения

2.1.1 Волновая зона излучения произвольно движущегося заряда
2.2 Волновая зона излучения гиперболически ускоренного заряда
2.2.1 Проблема излучения гиперболически ускоренного заряда
2.2.2 Свойства волновой зоны гиперболически ускоренного заряда
2.3 Волновая зона и сила радиационного трения
2.3.1 Закон сохранения плотности энергии-импульса в дифференциальной форме

2.3.2 Сила радиационного трения в пределе точечного заряда
2.3.3 Сила радиационного трения и эффективная электромагнитная масса электрона
2.4 Применение преобразований Лоренца для вывода уравнений
движения с силой радиационного трения
% 2.4.1 Вывод силы Лоренца из преобразований Лоренца
2.4.2 Вывод силы радиационного трения с помощью преобразований Лоренца
3 Когерентное синхротронное излучение сгустков релятивистских электронов
3.1 История вопроса
3.2 Когерентное излучение электронов равномерно распределённых по круговой орбите
3.3 Когерентное синхротронное излучение электронных сгустков
ь 3.3.1 Спектральный состав излучения
3.3.2 Полная мощность излучения
3.3.3 Когерентное синхротронное излучение серии электронных сгустков
3.4 Перспективы создания сверхмощного когерентного синхротронного излучения
Заключение
Список литературы

Вопросы электромагнитного излучения релятивистских частиц занимают видное место в программах многих отечественных и международных научных центров, специализирующихся на исследованиях синхротронного излучения и физики частиц высоких энергий (ОИЯИ (Дубна), ИЯФ им. Будкера СО РАН, БЕЗУ (Гамбург), БЬАС (Стэнфорд) и др.).
Экспериментальные свойства синхротронного излучения (непрерывный * спектр, простирающийся вплоть до гамма-излучения, большая интенсивность и высокая степень поляризации), оказавшиеся в полном согласии с его теоретическим описанием привели к широким теоретическим и физико-техническим приложениям синхротронного излучения в экспериментах с поляризованными пучками, в физике частиц высоких энергий, в спектроскопии твердого тела (фотоэлектронная спектроскопия, кристаллография, рентгеновская люмииисценция и т. д.), в химии (наблюдение развития реакций), в биологии (исследование структуры молекул ДНК), в медицине (фильтрация крови), в геологии (элементный анализ), в экологии (анализ атмосферных аэрозолей, почвы и воды) и в создании новых прогрессивных технологий (микроэлектроники, микротехники, новых композицион-Ф ных материалов) и т. д. Методы, разработанные в процессе развития теории синхротронного излучения, открывают большие возможности в исследовании физических процессов в экстремальных условиях (сверхсильные магнитные поля и сверхвысокие энергии), что очень важно для многих астрофизических приложений. Механизм когерентного синхротронного излучения широко обсуждается как возможный источник гамма-излучения космических объектов и галактического фонового излучения.
Актуальность теоретических исследований в области теории излучения релятивистских частиц объясняется также тем, что излучение произвольно движущихся релятивистских электронов, как оказалось, по своим * свойствам совпадает с синхротронным излучением. Кроме того в процессе

большой путанице в определении основных характеристик излучения [92]—[99] и даже к неверным физическим выводам [48, 49] (более подробно об этом см. в [42, 43]). Полностью ковариантная формулировка теории излучения и силы радиационного трения в классической электродинамике впервые была дана П. А. М. Дираком [62]. Дальнейшее обсуждение спорных вопросов во многом способствовало прояснению этой ситуации (см., например, [1, 23, 24, 25, 42, 43] и др.).
Бурное развитие электронных ускорителей, в которых релятивистские электроны являются источниками мощного электромагнитного излучения и становятся "светящимися11, в буквальном смысле слова, стимулировало новые исследования в классической [51], [100]—[108] и квантовой [109]—[112] теории релятивистского излучения. Эти работы в значительной мере благоприятствовали более глубокому пониманию проблемы силы радиационного трения с точки зрения принципа соответствия классической и квантовой динамики релятивистских частиц.
Тем не менее, предложенный Дираком и развиваемый его последователями метод вывода силы радиационного трения на основе предела полуразности запаздывающего и опережающего потенциалов полей, создаваемых зарядом вблизи мировой линии частицы, на наш взгляд, является не вполне удовлетворительным с физической точки зрения (см. также [86]) и нуждается в уточнении.
В данной работе используются следующие основополагающие физические идеи:
1. С самого начала задействован полностью ковариантный подход в пространстве Минковского.
2. Учитываются как внешние силы, действующие на заряд со стороны внешнего электромагнитного поля, так и силы самодействия со стороны полей, создаваемых самим зарядом, включая поле, связанное с зарядом (конвективное поле), и поле излучения.
3. В соответствии с принципом причинности в определении самодействия заряда создаваемые им поля учитываются только в запаздывающем виде.
4. Динамика заряда и его взаимодействия с полями описываются посредством соответствующих тензоров плотностей энергии-импульса, в