Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время привлекает интерес изучение элементарных квантовых процессов в поле нескольких лазерных волн. Направление стало актуальным в связи с широким применением в практике физического эксперимента лазеров с релятивистскими интенсивностями на уровне 10 9 —10 вт/см2, когда электрон колеблется в световом поле со скоростью близкой к световой. Достижение таких интенсивностей стало возможным за счет использования сверхкоротких (пико- и фемтосекундных) и жестко сфокусированных (размер пятна в фокусе имеет порядок нескольких длин волн) импульсов. В настоящее время серия экспериментов в таких полях проводится группой МакДональда на ускорителе SLAC (Princeton Rochester, SLAC, Tennessee collaboration). Спонтанное тормозное излучение (СТИ) при рассеянии электрона на ядре в поле монохроматической световой волны детально изучено ранее. При этом предсказано ряд новых физических эффектов. В поле двух световых волн становятся существенными интерференционные эффекты. В силу этого изучение процесса СТИ при рассеянии электрона на ядре в поле двух световых волн является важным как в теоретическом плане, так и в ряде поисковых направлений, таких как: получение фотонов высоких энергий, разогрев плазмы электромагнитным полем за счет электрон-ионных соударений, оптический пробой в газах и т.п.
Связь работы с научными программами, планами, темами.
Диссертационная работа выполнялась в рамках тематического плана научно-исследовательской работы Сумского государственного университета (тема №72.02.01.97-99 г/б "Аномальные квантово-электродинамические явления в сильных многочастотних лазерных полях").
Цель и задачи исследования- Целью работы является построение релятивистской теории нерезонансного спонтанного тормозного излучения при рассеянии электрона на ядре в поле двух эллиптически поляризованных световых волн.
Достижение поставленной цели предполагало решение таких задач:
вычисление амплитуды СТИ при рассеянии электрона на ядре в поле двух световых волн эллиптических поляризаций и произвольных интенсивностей и частот,
определение интерференционной и неинтерференционной кинематических областей изучаемого процесса;
вычисление сечения СТИ при рассеянии электрона произвольных энергий на ядре в области умеренно сильных полей в неинтерференционной области;
вычисление общего релятивистского выражения для амплитуды СТИ в интерференционной области;
вычисление сечения СТИ при рассеянии электрона на ядре в умеренно сильных световых полях в интерференционной области в частном случае одинаковых линейных поляризаций обеих волн;
изучение кинематики рассматриваемого процесса для умеренно сильных полей в общем случае эллиптических поляризаций обеих волн и произвольных энергиях электронов;
вычисление сечения СТИ при рассеянии электрона произвольных энергий на ядре в поле умеренно сильных эллиптически поляризованных световых волн в интерференционной области.
Научная новизна полученных результатов. В диссертации впервые разработана релятивистская теория нерезонансиого спонтанного тормозного излучения при рассеянии электрона на ядре в поле двух эллиптически поляризованных световых волн.
При этом получены такие новые результаты:
-
Получено общее релятивистское выражение для амплитуды СТИ электрона в поле ядра и двух световых волн эллиптических поляризаций произвольных интенсивностей и частот.
-
Обнаружены две существенно разные кинематические области изучаемого процесса: неинтерференционная и интерференционная. Причем в последней области существенны процессы коррелированного излучения (поглощения) электроном равного числа фотонов обеих волн.
-
Получено сечения СТИ при рассеянии электрона произвольных энергий на ядре в области умеренно сильных полей в неинтерференционной области.
-
Получено общее релятивистское выражение для амплитуды СТИ в интерференционной области.
-
Получено сечение СТИ при рассеянии электрона на ядре в умеренно сильных световых полях в интерференционной области в частном случае одинаковых линейных поляризаций обеих волн;
-
Изучена кинематика рассматриваемого процесса для умеренно сильных полей в общем случае эллиптических поляризаций обеих волн и произвольных энергиях электронов.
-
Получено сечение СТИ при рассеянии электрона произвольных энергий на ядре в поле умеренно сильных эллиптически поляризованных световых волн в интерференционной области.
-
Показано, что парциальное сечение СТИ электрона в поле ядра и умеренно сильных световых волн в интерференционной области может значительно превышать соответствующее парциальное сечение в любой другой геометрии.
Практическое значение полученных результатов. Развитая в диссертации релятивистская теория позволяет существенно расширить область представлений о спонтанном излучении электрона в сильных электромагнитных полях и предсказать новый физический эффект -спонтанный интерференционный тормозной эффект, который имеет место в двух случаях: частном случае одинаковых линейных поляризаций обеих волн и в общем случае эллиптических поляризаций волн. В последнем случае верхняя граница частоты спонтанного фотона и его углы вылета могут плавно меняться в зависимости от энергии и углов влета начального электрона. Важно, что данный эффект может быть доминирующим.
Результаты работы могут быть использованы в научных исследованиях в сильных лазерных полях, которые проводятся в Харьковском и Ужгородском университетах, институте теоретической физики НАН Украины и зарубежных научных центрах (Россия, США, Канада и др.).
Личный вклад автора. Состоит в следующих конкретных результатах:
-
Получено общее релятивистское выражение для амплитуды СТИ.
-
Проведен анализ двух кинематических областей изучаемого процесса: неинтерференционной и интерференционной.
3-. Получено сечение СТИ при рассеянии электрона на ядре в области умеренно сильных полей в неинтерференционной области.
-
Получено сечение СТИ при рассеянии электрона на ядре в умеренно сильных световых полях в интерференционной области в частном случае одинаковых линейных поляризаций обеих волн и в общем случае эллиптических поляризаций волн;
-
Показано, что парциальное сечение СТИ электрона в поле ядра и умеренно сильных световых волн в интерференционной области может значительно превышать соответствующее парциальное сечение в любой другой геометрии.
С научным руководителем Рощупкиным СП. обсуждались задачи как в плане постановки, так и методов их решение и анализа полученных результатов.
Апробация результатов диссертации. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на конференциях:
Научно-техническая конференция преподавателей, сотрудников и студентов механико-математического факультета, посвященная 90- летию со дня рождения академика Л.Д.Ландау. -Сумы: СумГУ. -1998;
Научно-техническая конференция преподавателей, сотрудников и студентов механико-математического факультета. - Сумы: Сум-ГУ.-1999;
Научно-техническая конференция преподавателей, сотрудников и студентов механико-математического факультета. - Сумы: Сум-ГУ. - 2000;
9th Annual International Laser Physics Workshop (LPHYS'2000). .- Bordeaux, France, 2000;
Научные семинары кафедр общей и экспериментальной физики и моделирования сложных систем СумГУ и отдела теоретической физики института прикладной физики НАН Украины.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 3 печатных статьях и 4 тезисах докладов общим объемом 2,2 печатного листа, список которых приведен в списке использованных источников.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из вступления, четырех разделов, выводов и списка использованных
источников. Полный объем диссертационной работы состоит из 116 страниц, в том числе 8 рисунков и перечень ссылок из 107 наименований.
