Движущийся с ускорением заряд излучает. Частица, летящая под действием магнитного поля по криволинейной траектории, испускает магнитотормозное излучение, которое для релятивистской частицы в однородном поле называется синхротронным, а в периодическом магнитном поле — ондуляторным.
Все эти типы излучений вызываются очень большим центростремительным ускорением быстрой частицы при резком искривлении её траектории магнитным полем. Такова природа части излучений нашей Галактики, радиогалактик, сверхновых звёзд, квазаров и пульсаров. Мощность излучения ускоренной частицы высокой энергии (E >> mc2) сильно зависит от её массы и наиболее велика для лёгких электронов, которые и используют в источниках синхротронного излучения.
Она растёт по мере приближения скорости частицы к скорости света, что, в частности, приводит к большим потерям энергии в циклических ускорителях. Поэтому электроны и позитроны разгоняют до больших скоростей в линейных ускорителях, где они движутся прямолинейно. Значительное увеличение их энергии достигается за счёт сравнительно малого ускорения и, следовательно, излучения.
Основная часть излучённой энергии сосредоточена в узком телесном угле ?? ? v1 – ?2, вокруг направления скорости v релятивистской частицы (? = v/c — релятивистский фактор). Максимум спектра излучения приходится на частоту f, пропорциональную скорости частицы, и при её росте частота увеличивается вплоть до рентгеновского диапазона за счёт эффекта Доплера. Ондулятор при помощи цепи магнитов переменной полярности создаёт периодическое магнитное поле. Электроны в нём движутся по синусоиде с длиной волны ?0, равной расстоянию между магнитами одной полярности. Электроны с разных периодов траектории излучают, создавая в сумме аналогичное синхротронному излучение.
Для околосветовой скорости частицы v ? 0,999999995c и ?0 = 2 см длина волны первой гармоники ?1 ? 10–10 м лежит в области рентгеновского излучения. При помощи ондулятора можно получать когерентное, подобное лазерному, излучение. Для этого необходимо, чтобы в пучке электронов излучения отдельных частиц складывались в фазе. Это условие выполнится, если электроны летят сгустками длиной L ? ? с интервалом равным или кратным ? — длине волны нужной гармоники. Современная техника позволяет группировать пучки с большой точностью и генерировать ондуляторное излучение с хорошей когерентностью.
В ондуляторе частица излучает в пределах узкого угла вокруг направления своей мгновенной скорости.
Материал создан: 23.09.2015
