Синхротронное излучение

Синхротронное (или магнитотормозное) излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями по траекториям, искривлённым магнитным полем.

Природа синхротронного излучения

Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям в магнитном поле, происходящее на гиромагнитной частоте <math>\nu_C=qH/(2\pi mc)</math> (где <math>q</math> — заряд, <math>m</math> — масса частицы) и её первых гармониках называют циклотронным излучением. С увеличением скорости частицы интенсивность высоких гармоник возрастает — это явление может быть интерпретировано как сокращение длины волны излучения вдоль направления движения частицы вследствие эффекта Доплера.

Для релятивистских частиц с энергией <math>E\gg mc^2</math> излучение в области высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора <math>\psi\sim mc^2/E</math>.

Максимум излучения частицы с энергией <math>E</math>, движущейся в магнитном поле с составляющей <math>H</math>, перпендикулярной вектору скорости частицы, приходится на частоту:

<math>\nu_m=\frac{eH}{4\pi mc}\cdot\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2=1{,}4\cdot 10^6 H\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2</math> Гц,

при этом мощность излучения релятивистской частицы с энергией <math>E</math> пропорциональна квадрату энергии при постоянном магнитном поле:

<math>-\frac{\partial E}{\partial t}=\frac{2e^4}{3m^4c^7}H^2E^2=0{,}98\cdot 10^{-3}H^2\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2</math> эВ/с.

Поскольку мощность синхротронного излучения частицы сильно зависит от массы, то наибольшее значение такое излучение имеет для лёгких частиц — электронов и позитронов.

В плоскости орбиты электрона излучение поляризовано линейно с вектором <math>\vec E</math>, лежащим в плоскости орбиты. На некотором угловом расстоянии от этой плоскости наблюдается эллиптическая поляризация, знаки по обе стороны от плоскости орбиты противоположны.

Свойства синхротронного излучения

Синхротронное излучение пучка электронов в магнитном поле приводит к радиационной самополяризации электронов в пучке (Эффект Соколова — Тернова). Это явление используется в технике для создания пучка поляризованных электронов.

Синхротронное излучение в природе

Наблюдается в Крабовидной туманности и многих других космических объектах.

См. также

• Циклотронное излучение
• Синхротрон
• Вигглер

Ссылки

• Физическая энциклопедия, т. 4 — М.: Большая Российская Энциклопедия [www.physicum.narod.ru/vol_4/532.pdf стр. 532] и [www.physicum.narod.ru/vol_4/533.pdf стр. 533].

Отрывок, характеризующий Синхротронное излучение

– Так и все полезут, – сказал лакей и, тоже начав работать локтями, затискал Петю в вонючий угол ворот.
Петя отер руками пот, покрывавший его лицо, и поправил размочившиеся от пота воротнички, которые он так хорошо, как у больших, устроил дома.
Петя чувствовал, что он имеет непрезентабельный вид, и боялся, что ежели таким он представится камергерам, то его не допустят до государя. Но оправиться и перейти в другое место не было никакой возможности от тесноты. Один из проезжавших генералов был знакомый Ростовых. Петя хотел просить его помощи, но счел, что это было бы противно мужеству. Когда все экипажи проехали, толпа хлынула и вынесла и Петю на площадь, которая была вся занята народом. Не только по площади, но на откосах, на крышах, везде был народ. Только что Петя очутился на площади, он явственно услыхал наполнявшие весь Кремль звуки колоколов и радостного народного говора.
Одно время на площади было просторнее, но вдруг все головы открылись, все бросилось еще куда то вперед. Петю сдавили так, что он не мог дышать, и все закричало: «Ура! урра! ура!Петя поднимался на цыпочки, толкался, щипался, но ничего не мог видеть, кроме народа вокруг себя.
На всех лицах было одно общее выражение умиления и восторга. Одна купчиха, стоявшая подле Пети, рыдала, и слезы текли у нее из глаз.
– Отец, ангел, батюшка! – приговаривала она, отирая пальцем слезы.
– Ура! – кричали со всех сторон. С минуту толпа простояла на одном месте; но потом опять бросилась вперед.
Петя, сам себя не помня, стиснув зубы и зверски выкатив глаза, бросился вперед, работая локтями и крича «ура!», как будто он готов был и себя и всех убить в эту минуту, но с боков его лезли точно такие же зверские лица с такими же криками «ура!».
«Так вот что такое государь! – думал Петя. – Нет, нельзя мне самому подать ему прошение, это слишком смело!Несмотря на то, он все так же отчаянно пробивался вперед, и из за спин передних ему мелькнуло пустое пространство с устланным красным сукном ходом; но в это время толпа заколебалась назад (спереди полицейские отталкивали надвинувшихся слишком близко к шествию; государь проходил из дворца в Успенский собор), и Петя неожиданно получил в бок такой удар по ребрам и так был придавлен, что вдруг в глазах его все помутилось и он потерял сознание. Когда он пришел в себя, какое то духовное лицо, с пучком седевших волос назади, в потертой синей рясе, вероятно, дьячок, одной рукой держал его под мышку, другой охранял от напиравшей толпы.
– Барчонка задавили! – говорил дьячок. – Что ж так!.. легче… задавили, задавили!
Государь прошел в Успенский собор. Толпа опять разровнялась, и дьячок вывел Петю, бледного и не дышащего, к царь пушке. Несколько лиц пожалели Петю, и вдруг вся толпа обратилась к нему, и уже вокруг него произошла давка. Те, которые стояли ближе, услуживали ему, расстегивали его сюртучок, усаживали на возвышение пушки и укоряли кого то, – тех, кто раздавил его.