Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Боголюбов Н.Н. -> "Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17" -> 27

Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.

Боголюбов Н.Н. Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 257 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaelementarnihchasticiatomnogoyadra1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 21 22 23 24 25 26 < 27 > 28 29 30 31 32 33 .. 111 >> Следующая

(29)
V I
После интегрирования этого выражения по времени при условии отсутствия в
начальный момент времени поляризованных электронов получаем, что
?(")= -^р(1-е-'/'). (30)
Анализ времени поляризации т [см. формулу (23)] показывает, что в
условиях обычных значений магнитного поля для ускорителей Н яг 104 Э,
эффект радиационной поляризации можно наблюдать лишь при длительной
циркуляции частицы в магнитном поле. При этом радиационные потери энергии
должны быть компенсированы так, чтобы энергия электронов в среднем
оставалась постоянной. Такой случай движения реализуется в накопительных
системах - накопительных кольцах - особых конструкциях, предназначенных
для столкновения встречных пучков ускоренных частиц,- при энергиях
электронов 1 ГэВ.
После открытия эффекта радиационной поляризации предпринимались попытки
его объяснения - физической интерпретации, исходя из классической модели
излучения магнитного диполя, изменяющего при этом свою ориентацию по
отношению к магнитному полю (см. [19]). Хотя подобные рассуждения и
приводили к некоторому качественному объяснению радиационной поляризации,
в целом попытки обоснования этого явления исходя из упрощенной
классической модели оказались иллюзорными: они давали неверный результат
для степени поляризации пучка и времени поляризации. Это связано с тем,
что подобный подход не учитывал флуктуационный характер эффекта.
Анализ выражения для вероятности квантовых переходов электрона, связанных
с изменением ориентации спина, показывает, что существенный вклад в этот
процесс вносят квантовые флуктуации синхротронного излучения.
Действительно, с точки зрения квантовой теории само излучение
рассматривается как результат взаимодействия электрона с флуктуациями
электромагнитного поля фотонов, и наряду с этим как важный фактор
выступает эффект отдачи - изменение импульса электрона, обусловленное
излучением фотона. В частности, если вначале электрон не имел
составляющей импульса вдоль поля к3 = 0, то вследствие отдачи при
испускании фотона в конечном состоянии он приобретает импульс к? = - х
cos & !ем. (20)].
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 899
В этой связи обратим внимание на конструкцию выражения для вероятности
квантовых переходов, сопровождающихся переворотом спина (21):
<31>
Входящая в это выражение я-компонента излучения, представленная квадратом
матричного элемента а|, вносит направленность в процесс ориентации спина.
Эта величина явно зависит от проекции спина ?на магнитное поле. Заметим,
что магнитное поле излучения этой компоненты лежит в плоскости орбиты
вращения электрона и, следовательно, направлено перпендикулярно к
внешнему магнитному полю (подобно тому, как это имеет место в методе
магнитного резонанса Раби).
Вместе с тем в вероятность квантовых переходов (31), сопровождающихся
изменением ориентации спина, входит также а-компонента излучения,
характеризуемая квадратом а\. Эта компонента не зависит от ориентации
спина, однако она вносит существенный вклад в кинетику процесса
поляризации. Важно заметить, что матричный элемент а| обусловлен эффектом
отдачи при испускании фотона: это непосредственно следует из (20),
поскольку а? пропорционален
Н - - и cos 0-
Для более наглядного анализа роли эффекта отдачи - "квантовых встрясок"-
проинтегрируем выражение для вероятности перехода (31) по спектру (по dy)
и получим, таким образом, вероятность переворота спина в зависимости от
угла наблюдения 0. Тогда в ультрарелятивистском пределе е0 = 1 - Р2<С 1
получим:
dw^ _ 2 Уъ е2 I* 1 Г, ъъуъ л -Л
dQ 9 HR л % (l-j-ijj2)4 192 /Г+йр5 Ч ' V '
где i|) = cos 0/]/ е0.
Содержащий начальную ориентацию спина член в этом выражении достигает
своего максимального значения при ij) = 0, т. е. в плоскости орбиты
вращения, когда 0 = я/2. При этом его значение
35]/ 3 я/192 = 0,99 близко к единице. Таким образом, максимум вероятности
достигается там, где эффект отдачи при излучении фотона отсутствует, ибо
при 0 = я/2, а(r) = 0.
Итак, квантовые флуктуации синхротронного излучения, с одной стороны,
выступают как причина переходов электрона, сопровождающихся изменением
ориентации спина, причем вследствие флуктуаций излучения возможен не
только односторонний процесс упорядочения спина, как это имеет место в
классической теории, но также могут быть и обратные переходы. Вместе с
тем на кинетику процесса поляризации существенно влияют квантовые
флуктуации импульса электрона (эффект отдачи) как деполяризующий фактор.
Таким
б*
900 ТЕРНОВ И. М.
образом, классическая модель эффекта радиационной поляризации, основанная
на представлении о непрерывности процесса излучения, оказывается
несостоятельной (см. также [20]).
2. КВАЗИКЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭФФЕКТА РАДИАЦИОННОЙ
ПОЛЯРИЗАЦИИ
Уравнение Баргмана - Мишеля - Телегди. Эффект радиационной поляризации
был впервые установлен для случая движения частиц в постоянном и
однородном магнитном поле, однако значение этого явления, его физические
Предыдущая << 1 .. 21 22 23 24 25 26 < 27 > 28 29 30 31 32 33 .. 111 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed