Проблемы физической интерпретации в теории релятивистского излучения

• Автор: Немченко, Екатерина Александровна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Специфика релятивистской теории излучения

1.1 Острая направленность релятивистского излучения

1.2 Синхротронный характер ультрарелятивистского излучения

1.3 Широкий спектральный диапазон и высокочастотный максимум излучения

1.4 Полуклассические свойства релятивистского излучения

1.5 Сила радиационного трения и квантовые эффекты в релятивистской теории излучения

1.6 Метод описания ультрарелятивистского излучения Владимирского-

Швингера-Джексона

2 Спиновый свет в классической и полуклассической теории релятивистского излучения

2.1 Принцип соответствия классической и полуклассической теории релятивистского излучения с учетом спиновых эффектов
2.2 Свойства спинового света в релятивистской полуклассической теории излучения
2.3 Взаимосвязь особенностей прецессии спина и свойств спинового света
2.4 Электромагнитное самодействие электрона с учетом его конвективного
поля и ноля излучения
3 Классическая теория углового момента релятивистского излучения и ее применения
3.1 Проблема инвариантного разделения орбитального и собственного угловых моментов импульса электромагнитного поля
3.2 Интегральные характеристики углового момента излучения произвольно
движущегося релятивистского заряда

3.3 Прецессия Томаса как источник излучения электромагнитного углового
момента
3.4 Свойства орбитального и собственного угловых моментов СИ
3.4.1 Интегральные характеристики УМЭП СИ
3.4.2 Свойства мгновенного излучения орбитального УМЭП СИ
3.4.3 Усредненный но периоду обращения электрона орбитальный УМЭП СИ и его характеристики
3.4.4 Эффективность возможных применений излучения УМЭП СИ
4 Построение и идентификация профилей изгибного излучения пульсаров
4.1 Основные механизмы направленного излучения пульсаров
4.2 Техника построения профилей излучения релятивистских заряженных
частиц
4.2.1 Система координат пульсар-наблюдатель
4.2.2 Построение профилей изгибного излучения
4.2.3 Сравнение некоторых профилей с экспериментальными
Заключение
А Приложения
A. Методы ковариантного интегрирования углового распределения
Б. Дифференцирование функций с запаздывающим во времени аргументом .
B. Ковариантный элемент замкнутой гиперповерхности
Г. Прецессии Лармора и Томаса в смешанной системе координат
Д. Ковариантное разделение прецессии спина на Ларморовскую и Томасов-
скую прецессии
а. Феноменологическое разделение
б. Вывод прецессии Лармора и прецессии Томаса из преобразований Ло-
ренца
Е. Вывод формулы Манчестера и Тейлора для позиционного угла наблюдения
пульсаров
Литература
Введение
Теория электромагнитного излучения релятивистских частиц представляет собой крупный раздел современной классической и квантовой электродинамики с многочисленными применениями в области физики элементарных частиц, ядерной физики, физики твердого тела, физики синхротронного и космического излучения [1—15]. Возможно, что в связи с этим исследования излучения релятивистских частиц в настоящее время все более смещаются в область инженерных и технических приложений теории, в которых уже накоплен большой практический опыт. К сожалению, сейчас новым чисто теоретическим и фундаментальным исследованиям релятивистского излучения стало уделяться меньше внимания. И это несмотря на то, что целый ряд вопросов теории релятивистского излучения и связанных с ним процессов нуждается еще в более глубоком физическом осмыслении, а некоторые проблемы этого излучения, как следует, даже и не рассматривались.
Речь вдет о проблемах физической интерпретации целого ряда эффектов в теории релятивистского излучения, таких как спиновый свет [16-20] в линейном по постоянной Планка приближении, роли специфики прецессии спина в теории излучения и, в частности, ларморовской и томасовской прецессии, их вкладе в полную мощность излучения заряда, а также в полную мощность самого углового момента излучения. Кстати, теория излучения углового момента электромагнитного поля (УМЭП) в таких практически важных областях как синхротронное излучение вообще не рассматривалась. По-видимому, это связано в первую очередь с тем, что основы описания УМЭП после открытия А.И.Садовского [21] и экспериментального подтверждения его Р.Бесом [22] в США и А.Холборном [23] в Англии еще долгое время вызывали споры и бурные дискуссии среди физиков [24-34]. Самым большим недостатком этих работ является то, что многие авторы ипользовали для описания УМЭП нековариантный подход, т. е. по-существу неправильный метод его описания. В более плодотворном развитии нуждается и проблема применимости релятивистского излучения в космосе, например, для объяснения формы профилей излучения пульсаров. В этом направлении было проделано много интересных исследований (см.[35-44], а также библиографический указатель [45]),
Электромагнитное самодействие электрона с учетом его конвективного поля и поля излучения

(2.47)
- соответствует конвективному ПОЛЮ.
та*" = 1 е2 /с2(г>Р)2 _ ч-у-у _ I
4тгс (груР)2 (ГрУр)4 (груР)2 г
(2.48)
- описывает поле излучения, ■л*“'

(2.49)
- описывает взаимную интерференцию этих полей. В выражении (2.46) поля задаются в запаздывающий момент, и поэтому для них
П>р + ~4~- (2.50)
ГрУР (1т
Чтобы получить уравнения движения заряженной частицы, уравнение (2.45) следует проинтегрировать по всему четырехмерному пространству вблизи мировой линии отрезка длины сйт. Первые два члена интегрируются с использованием четырехмерной 5-функции и второй пары уравнений Максвелла для второго члена. Результатом этой операции является обычная сила Лоренца. Оставшиеся три члена интегрируются с помощью теоремы Остроградского-Гаусса по объему, заключенному между двумя световыми конусами и времениподобной гипериолоской (см. Рис. 2.1). Его называют трубкой Ба-ба (см. [9]) с элементом гиперповерхности:
где сЮ, - элемент телесного угла в системе покоя частицы, е„ - вектор Рорлиха и

е^е" = 1, еи = —с—-------Р, Уие" = 0.
ГрУР с
Инвариантная величина е = грер играет роль радиуса сферической волны.
В результате интегрирования (2.45) по четырехмерному объему (см. Приложение А) получаем силу Лоренца с учетом силы радиационного трения
Последний член справа в силе радиационного трения является расходящимся выражением, и, так как є = с(т* — т) —> 0, то, исключив его из определения силы, примем во внимание запаздывание излучения
(1ст = є2((1 + рЄр)ер + ^иірЄру1/)(Ю,с(іт,
р ?р*
М0гР(т) = -Н^Ур(т) - -^(юагиаум + —гР)г.
іР(т’) = гР(т) — низ ^(т)Дт,