Введение к работе
Актуальность проблемы, Изучение процессов взаимодействия заряжеппьк релятивистских пастви с пптепспвпым электромагпптпым излучением кроме чисто теоретического интереса имеет важное практическое значение, чем и объясняется нарастающий интерес к этой области за последние десятилетия. Это-созданпе когерентных источников коротковолнового электромагнитного излучения па свободных электронах /реттсп и у -лазеры/ н новых
ускорителей заряженных частиц сверхвысоких эпергпй /лазерные ускорители/. Теоретическое решение этих проблем сводится к исследованию таких процессов, в которых взаимодействие свободных электронов с фотонным полем протекает с реальным эпергообмепом, т.е. возможно когерентпое превращение энергии электромагнитного ноля излучения в кинетическую эпергпю пучка частиц, или - обратное иревращепне. С этой точки зрения представляет определенный интерес индуцированный черепковский процесс, систематическое изучение которого началось с 70 -х годов. В частности, установлено наличие критического значения поля в этом процессе, существенно метающего характер взаимодействия заряженной частицы с внешним электромагнитным излучением в диэлектрической среде. Последнее проявляется в своеобразном нелинейном явлении "отражения" или захвата частицы плоско-поперечной волной. Будучи классическим явлением, казалось бы квантовые эффекты при этом пе должны иметь существенную роль, тем более что сама природа черепковского процесса пе обладает какой-либо кваптовостыо. С другой стороны, квантовая задача в общем случае сводится к решению уравнения Матье, поэтому были исследованы частные случаи взаимодействия. Какую же роль играют квантовые явления в общем случае, или формирование связанных состояний электрона в режпме захвата, эти вопросы остались открытыми.
В плазмоподобпых средах процесс взаимодействия заряженных части с сильным электромагнитным полем излучения не обладает вышеуказанной спецификой. Однако здесь, в отличие от диэлектрической
среды, возможпо образование электронно-познтронпых нар сильным фотонным полем, что является сугубо многофотонным процессом, из-за порогового характера распада фотона на частицы. Поэтому физический интерес нредставляет рождение пар в сверхсииьном лазерном поле (в плазме), через нелинейные каналы возбуждения днраковского вакуума. Цель работы. Исследовать квантовую карінну нелинейного взаимодействия заряженных частиц с когерентным электромагнитным нз.тученнем в среде, а также процесс рождения эдектропно-нозитронцых нар в плазме, через нелинейные каналы взаимодействия сверхснльного лазерного поля с дпраковскнм вакуумом.
Научная новизна работы. Развит новый цодход к решению уравнения Матьс, к которому сводится релятивистские квантовые уравнении движения заряженных частиц в поле плоско-монохроматической волпы в среде. На основе точного решения обобщенного уравнения Ламе построено приближенное решение уравнения Матъе, описывающее нелипейное взаимодействие частицы с волной сколь угодно малой напряженности нолей. Выявлена зонная структура для собственных значений параметров состоянии частицы в поле волны, подобно электронным состояниям в твердом теле.
Развита секулярная теория возмущений в точном резонансе для индуцированного черепковского процесса.
Впервые исследована проблема многофотонного рождения электронно-позитронных нар из сверхенльного лазерного ноля в іиазме, через нелинейные каналы.
Практическая ценность полученных результатов обусловлена значением лазера на свободиьгх электронах и лазерных ускорителен заряженных
частиц, получения е+ е пар в фокусе сверхмощных лазерных импульсов. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на семипарах кафедры теоретической физики н НИ лаборатории физики плазмы ЕГУ, на сессиях Международной школы но квантовой оптике н новым источникам пзлучення (МІДТФ, Триест, Италия, 1997), представлены на Международных конференциях LASERS'94,
Quebec, Canada; LASERS'96, Portland, Oregon, USA; LASERS'98,
Tucson, Arizona, USA.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, список которых
приводится в копце автореферата.
Структура диссертации. Диссертация состоит из Введення, четырех глав (13
параграфов), Заключения и Списка цитированной литературы.
