Особенности радиационных процессов на пучках ультрарелятивистских электронов в ориентированных кристаллах

• Автор: Эфендиев, Касим Вячеславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Глава 1. Ориентационные эффекты и излучение релятивистских электронов в кристаллах

1.1 Общие вопросы физики ориентационных эффектов в кристаллах

1.2 Электромагнитное излучение электронов в сильных внешних полях

Глава 2. Некогерентное излучение в ориентированных кристаллах (ОК)

2.1 Численное моделирование процесса прохождения электронов через ОК

2.2 Статистика некогерентного числа соударений электронов с атомами в ОК и аморфном веществе

2.3 Некогерентное тормозное излучение электронов в ОК

Выводы к главе

Глава 3. Метод мнимого времени в приложении к задачам об излучении релятивистских электронов

3.1 Излучение ультрарелятивистских электронов

3.2 Метод мнимого времени

3.3 Синхротронное излучение
3.4 Рассеяние электрона в поле заряженной струны
Выводы к главе
Глава 4. Многофотонные процессы в ориентированных кристаллах (ОК)
при сверхвысоких энергиях
4.1 Спектр излучения в приближении постоянного поля (ППП)
4.2 Полные энергетические потери в ППП
4.3 Моделирование процессов излучения в ОК
4.4 Однофотонный спектр излучения
4.5 Радиационная длина в ориентированных кристаллах

Выводы к главе
Выводы
Список литературы
Приложение

Актуальность темы. Прогресс физики электромагнитных процессов, сопровождающих прохождение частиц высоких энергий через вещество, во многом связан с развитием ускорительной техники. С одной стороны, последние 10 - 15 лет проводились исследования на ускорители SPS в ЦЕРН-е для электронов и позитронов, взаимодействующих с ориентированными кристаллами (ОК), при максимально высоких энергиях, достижимых в настоящее время для электронных пучков (до 300 ГэВ). С другой стороны, за это время в различных научно исследовательских лабораториях появилось много относительно дешёвых ускорителей электронов нового поколения с энергиями от 600 МэВ до 1.5 ГэВ. Последнее обстоятельство существенно расширило использование таких ускорителей в производственных целях и при разработке новых технологий, использующих интенсивные пучки рентгеновских И 7 -фотонов, а также позитронов.
Излучение электронов в ОК при высоких энергиях (свыше 100 ГэВ) отличается высокой интенсивностью во всей области частотного диапазона и высокой кратностью излучения (до 10 7 - квантов на 1 электрон). В связи с этим особую актуальность приобретают два вопроса: исследование спектра одиночных фотонов, который в настоящее время не поддаётся прямому экспериментальному изучению, и исследование особенностей излучения в тераэлектронвольтной области энергий, что обусловлено скорым запуском в рабочий режим ускорителя элементарных частиц «Теватрона» (LHC), построенного в ЦЕРНе.
Цель работы. Исследование и дальнейшее развитие теории радиационных процессов в сильных электростатических полях с участием ультрареля-тивистских электронов, движущихся в ОК. Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
1. Провести теоретический анализ статистики числа близких соударений аксиально-каналированных электронов с атомами кристаллической решётки

стицы задаётся формулой [108, 109]:
Рп(*°)=4^з vi(l-/W)2-l(nvx)2
(1 — /3 cost?)5
(3.1)
где 1? - угол между направлением излучения и вектором скорости, (3 = v/c -мгновенная скорость электрона, v_l = dv/dt. Для выделения главных членов в энергии излучения разложим по 1/7 величину 1 — /3cos'd в знаменателе
Далее, подставляя (3.2) в (3.1) получим, что ультрарелятивистская частица излучает в основном вперёд, излучение собрано в узкий конус с углом раствора д ~ I/7, ось которого направлена вдоль вектора мгновенной скорости электрона V.
Основным критерием, характеризующим радиационные спектры и область применимости методов исследования в теории электромагнитного излучения релятивистских электронов, является параметр недипольности [64]: V = 0е7, где ве Р± - угол отклонения электрона внешним полем, /?_!_ -поперечная скорость. Если м > 1, то работают синхротронные формулы [57, 63, 110], а дипольная аппроксимация неприменима [53, 111]. Излучение в этом случае формируется па малом участке траектории, а угол отклонения частицы внешним полем ве много больше величины характерных углов излучения 0е 1/т- Исследования [112, 113] излучения ультрарелятивист-ских электронов в кристаллах, в применении синхротронной аппроксимации [72,110], показывают, что имеется ряд трудностей в точных вычислениях сечений излучения в сильных внешних полях. То есть, при каналировании [111] и движении заряженных частиц в магнитном поле ондулятора [114] аналитические радиационные формулы выражены через специальные функции и для конкретных численных расчётов применимы при условии, что вклад в спектр вносят только первые гармоники. В режиме излучения при каналировании этому условию соответствуют электроны с энергиями 10 - 20 ГэВ (у ~ 1).
В работе [115] авторы применили принцип эффективной когерентной
(3.1):
1 — /?cos д та (7 2 4- $2)/2 + 0(7 4).
(3.2)