Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Синхротрон ТПИ, Томск 1,5 2-Ю*® 2 1967
БЗ—М. ИЯФ CO РАН, Новосибирск 0,3 2-Ю11 1 1968 .
Jlum.: К о л о м е н с к и й А, А., Лебедев A. H., Теория циклических ускорителей, М., 1962; Брук Г., Циклические ускорители заряженных частиц, пер. с франц., М., 1970; Коломенский А. А., Физические основы методов ускорения заряженных частиц, М., 1980; Лебедев A.H., Шаль* нов А. В., Основы физики и техники ускорителей, т. 1 — Уо-корители заряженных частиц. М., 1981, Д. В. Пестриков. СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ — магнитотормозиое излучение, испускаемое релятивистскими заряж. частицами в однородном маги. поле. Излучение частиц,1 движущихся в переменных электрич. и маги, полях, наз. ондуляторным излучением. С. и. обусловлено уско-
рением частнц, появляющемся прн искривлении HX траекторий в магн. поле. Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, иаз. циклотронным излучением; оно происходит иа оси. ги-ромаги. частоте и её первых гармониках. G увеличением скорости частицы роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятивистскому пределу излучение в области нанб. интенсивных высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости частицы в узком конусе с углом раствора *|)v>mcs/S, где т — масса покоя, S — энергия частицы.
Полная мощность излучения частицы с энергией S^mci равна
—— И HV8= 0,98-IO-3Н%. (-~|а(эВ/с),
dt Пт*с7 I ’ J- V тпс* } ' '
тде е — заряд частицы, Hi — составляющая магн. поля, перпендикулярная её скорости. Т. к. излучаемая мощность сильно зависит от массы частнцы, С. н. наиб, существенно для лёгких частиц — электронов и позитронов. Спектральное (по частоте у) распределение из-* лучаемой мощности определяется выражением
V/Vc
где Vc = (3eHjbnmc)(S/mcz)z, а ЛГ»/,(т|) — цилиндрич. ф-цня второго рода мнимого аргумента. Характерная частота, на к-рую приходится максимум в спектре излучения частнцы:
у[Гц]я»0,29ус=1 ,8- IOlsHi <Г3[эрг]=4,6-10-9Hi **[эВ].
Излучение отд. частицы в общем случае эллиптически поляризовано, причём большая ось эллипса поляризации расположена перпендикулярно видимой проекции маги. поля. Степень эллиптичности н направление вращения вектора напряжённости электрнч. поля зависят от направления наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости частицы вокруг направления маги. поля. Для направлений наблюдения, лежащих иа этом конусе, поляризация излучения линейная.
Впервые С. н. предсказано А. Шоттом (A. Schottf 1912) и наблюдалось в циклич. ускорителях электронов (в синхротроне, поэтому и получило назв. С. и.). Потери энергии иа С. н., а также связанные с С. н. квантовые эффекты в движении частиц необходимо учитывать при конструировании циклич. ускорителей электронов высокой энергии. С. и. циклич. ускорителей электронов используется для получения интенсивных пучков поляризов. эл.-магн. излучения в УФ-области спектра и в области «мягкого» рентг. излучения; пучки реитг. С. н. применяются в рентгеновском структурном анализе, рентг. спектроскопии и Др.
Большой интерес представляет С. и. космнч. объектов, а частности нетепло вой радиофон Галактики, иетепловое радио- и оптич. излучение дискретных источников (сверхновых звёзд, пульсаров, квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих из пучений подтверждается особенностями их спектра и поляризации. Релятивистские электроны, входящие в состав космич. лучей, в космич. магн. полях дают синхротронную составляющую космич. излучения в радио-, оптическом и рентг. диапазонах. Измерения спектральной интенсивности и поляризации космич. С. и. дозволяют получить информацию о концентрации и энергетич. спектре релятивистских электронов, величине и направлении магн. полей в удалённых частях Вселенной.
Лит.: Соколов А. А., Тернов И. M Релятивистский электрон, М., 1974; Кулипанов Г. H., Скрин-«кий A. H., Использование синхротронного излучения; состояние и перспективы, «УФН», 1977, т. 122, в. 3; Синхротронное ізлучение. Свойства и применения, пер. с англ., М., 1981.
С. И. Сыхюватсгтй.
СИНХРОТРОННЫЕ КОЛЕБАНИЯ — колебания энергии и фазы (импульса и фазы, координаты н фазы) ускоряемых частиц при резонансном ускорении в линейных и циклич. ускорителях; в теории циклич. ускорителей наз. также радиально-фазовыми колебаниями (под фазой здесь понимается фаза, к-рую имеет ускоряющее ВЧ-поле в момент прихода частиц в ускоряющий промежуток). На С. к. впервые обратили внимание
В. И. Векслер и Э. Мак-Мнллан (Е. McMillan), сформулировавшие принцип автофазировки — наличия устойчивого (равновесного) значення фазы при любом стабильном режиме резонансного ускорения в кольцевых ускорителях.
На плоскости S, ф (энергия, фаза) среди обширных областей неустойчивого движения выделяются ограниченные сепаратрисами островки устойчивости, расположенные вокруг равновесных значений Ss п <р, этих величии (индекс s указывает иа равновесные — синхронные — зиачения энергии, импульса, скорости и фазы). Энергия и нмпульс частнц при ускорении возрастают; поэтому S3 и р3 являются ф-циямн времени. Равновесная фаза <р4 в зависимости от режима ускорения может либо изменяться, либо оставаться неизменной. Подобные области устойчивости образуются на плоскостях р, <р н г, ф,
