СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ магнитотормозное
излучение, излучение электромагнитных волн заряженными частицами, движущимися
с релятивистскими скоростями в магнитном поле. Излучение обусловлено ускорением,
связанным с искривлением траекторий частиц в магнитном поле.

Аналогичное излучение нерелятивистских
частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям, наз. циклотронным
излучением; оно происходит на основной гиромагнитной частоте и её
первых гармониках.

С увеличением скорости частицы
роль высоких гармоник возрастает; при приближении к релятивистскому пределу
излучение в области наиболее интенсивных высоких гармоник обладает практически
непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости
в узком конусе с углом раствора ф(фи)тс²/Е, где т
и
Е
-масса и энергия частицы, с - скорость света в вакууме.

Полная мощность излучения
частицы с энергией Е>>mс² равна:

где е - заряд частицы,
HI - составляющая магнитного поля, перпендикулярная скорости частицы. Сильная
зависимость излучаемой мощности от массы частицы делает С. и. наиболее
существенным для лёгких частиц - электронов и позитронов. Спектральное
(по частоте v) распределение излучаемой мощности определяется выражением:

где v= (3eHi/4 пmc)(E/mc²)², а К⁵/з(г(эта))-цилиндрическая
функция второго рода мнимого аргумента. График функции

представлен на рис.

Характерная частота, на к-рую
приходится максимум в спектре излучения частицы, равна (в гц):

Излучение отдельной частицы
в общем случае эллиптически поляризовано с большой осью эллипса поляризации,
расположенной перпендикулярно видимой проекции магнитного поля. Степень
эллиптичности и направление вращения электрич. вектора зависят от направления
наблюдения по отношению к конусу, описываемому вектором скорости частицы
вокруг направления магнитного поля. Для направлений наблюдения, лежащих
на этом конусе, поляризация линейная.

С. и. первоначально наблюдалось
от электронов в циклич. ускорителях, в частности в синхротроне, откуда
оно и получило название. Потери энергии на С. п., а также связанные с С.
и. квантовые эффекты в движении частиц необходимо учитывать при конструировании
циклич. ускорителей электронов высокой энергии. С. и. циклич. ускорителей
электронов используется для получения интенсивных пучков поляризованного
электромагнитного излучения в ультрафиолетовой области спектра и в области
"мягкого" рентгеновского излучения; пучки рентгеновского С. и. применяются,
в частности, в рентгеновском структурном анализе.

Большой интерес представляет
С. и. космич. объектов, в частности нетепловой радиофон Галактики, нетепловое
радио-и оптич. излучение дискретных источников (сверхновых звёзд, пульсаров,
квазаров, радиогалактик). Синхротронная природа этих излучений подтверждается
особенностями их спектра и поляризации. Согласно совр. представлениям,
релятивистские электроны, входящие в состав космических лучей, дают
С. и. в космич. магнитных полях в радио-, оптическом, а возможно, и в рентгеновском
диапазонах. Измерения спектральной интенсивности и поляризации космич.
С. и. позволяют получить информацию о концентрации и энергетич. спектре
релятивистских электронов, величине и направлении магнитного поля в удалённых
частях Вселенной.

С. И. Сътоватский.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я