содержанИЕ
Введение
Взаимодействие заряженных частиц в световом поле
1. Обзор литературы
1. Вынужденное тормозное излучение и поглощение, спонтанно-
тормозное излучение электрона на ядре в световом поле
1. Рассеяние электрона на электроне и позитроне в световом поле
1. Образование мюонной пары при аннигиляции нерелятивистской
электрон-позитронной пары в интенсивном лазерном поле
1. Экспериментальное подтверждение нелинейных эффектов
квантовой электродинамики в сильном электромагнитном поле
1. Выводы к главе
Теория резонансного рассеяния электрона на мюоне в поле
световой волны
2. Амплитуда рассеяния электрона на мюоне в поле плоской
световой волны
2. Резонансная кинематика процесса
2. Резонансное дифференциальное сечение
2. Выводы к главе
Теория нерезонансного рассеяния электрона на мюоне в
поле световой волны
3. Нерезонансная амплитуда
3. Нерезонансное сечение в области умеренно-сильных полей
3.2. Случай релятивистских энергий электрона и мюона
3.2. Случай нерелятивистских энергий электрона и мюона
3. Выводы к главе
Нерезонансное рождение мюонной пары при аннигиляции
электрон-позитронной пары в поле световой волны
4. Амплитуда рождения пары мюонов при аннигиляции электрон-
позитронной пары в поле плоской световой волны
4. Кинематика процесса
4. Нерезонансное сечение в области умеренно-сильных полей
4. Выводы к главе
Выводы
Список использованных источников
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Создание мощных источников когерентного монохроматического излучения (лазеров)
привело к возникновению нового
раздела физики – взаимодействие лазерного
излучения с веществом. Поскольку лазерное излучение обладает уникальными
свойствами, отличающими его от традиционных, классических источников света,
возникла потребность в выяснении особенностей его взаимодействия с
материальными объектами.
В настоящее время в практике физического эксперимента по взаимодействию
лазерного излучения с веществом широко используются интенсивности в диапазоне .
Достижение релятивистских интенсивностей стало возможным за счет использования
сверхкоротких (пико- и фемтосекундных) и жестко сфокусированных (размер пятна в
фокусе имеет порядок нескольких длин волн) импульсов. С начала года серия
экспериментов по проверке квантовой электродинамики в таких полях проводится
группой Макдональда на ускорителе SLAC (Princeton Rochester, SLAC, Tennessee
collaboration) [,], а также в Брукхейвенской национальной лаборатории
(Brookhaven National Laboratory, USA) [].
Процессы взаимодействия лазерного излучения с веществом на микроуровне являются
весьма специфическими и существенно влияют на характер взаимодействия лазерного
излучения с веществом на макроуровне. Изучение фундаментальных задач квантовой
электродинамики в сильных лазерных полях, в частности для процессов второго
порядка по постоянной тонкой структуры, весьма актуально. Это обусловлено тем,
что сечения данных процессов в световом поле могут иметь как нерезонансную, так
и резонансную структуры. Появление резонансов в световом поле связано с
возможностью выхода промежуточной частицы на массовую поверхность, в результате
чего резонансное сечение может существенно превышать соответствующее сечение
без внешнего поля. Поэтому теоретическое изучение взаимодействия электронов с
мюонами в световом поле, несомненно, является актуальным.
Связь работы с научными программами, планами, темами
Диссертационная работа выполнена в лаборатории “Квантовой электродинамики
сильных полей” отдела теоретической физики Института прикладной физики НАН
Украины и является частью исследований, которые проводились по проектам
“Стохастические, когерентные и резонансные квантово электродинамические явления
в сильных электромагнитных полях и интенсивных ионных пучках” (государственный
регистрационный №U), “Когерентные и резонансные
квантово-электродинамические явления в сильных лазерных полях” (государственный
регистрационный №U).
Цели и задачи исследования
Целью работы является построение релятивистской теории влияния внешнего
светового поля на кинематические характеристики и сечение процессов рассеяния
электрона на мюоне и рождения мюонной пары при аннигиляции электрон-позитронной
пары в поле плоской электромагнитной волны.
Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие задачи:
в рамках борновского приближения в общем релятивистском случае теоретически
изучается нерезонансное рассеяние электрона на мюоне в поле эллиптически
поляризованной плоской электромагнитной волны;
определяются кинематические условия резонансного и нерезонансного протекания
процесса рассеяния электрона на мюоне в лазерном поле;
в рамках борновского приближения в общем релятивистском случае проводится
теоретический анализ резонансного рассеяния электрона на мюоне в поле
эллиптически поляризованной плоской электромагнитной волны;
в рамках борновского приближения в общем релятивистском случае теоретически
изучается процесс рождения мюонной пары при аннигиляции электрон-позитронной
пары в поле умеренно-сильной эллиптически поляризованной плоской
электромагнитной волны.
Объектом исследования являются процесс рассеяния электрона на мюоне и процесс
рождения пары мюонов при аннигиляции электрон-позитронной пары в поле световой
волны.
Предметом исследования является изучение влияния внешнего светового поля на
процессы рассеяния электрона на мюоне и рождения мюонной пары при аннигиляции
электрон-позитронной пары.
Методы исследования
При выполнении работы используется математический аппарат квантовой
электродинамики, методы теоретической физики взаимодействия лазерного излучения
с веществом.
Используется полуклассический метод рассмотрения процессов: внешняя световая
волна учитывается точно и рассматривается как классическое поле, взаимодействие
всех остальных частиц рассматривается квантовомеханически в борновском
приближении.
Используется релятивистская система единиц .
Научная новизна полученных результатов
Определены кинематические области, в которых возможно резонансное и
нерезонансное протекание процесса рассеяния электрона на мюоне в поле плоской
электромагнитной волны.
Впервые в общем релятивистском случае получено аналитическое выражение для
сечения нерезонансного рассеяния электрона на мюоне в поле умеренно сильной
световой волны эллиптической поляризации.
Впервые в общем релятивистском случае предсказаны резонансы для процесса
рассеяния электрона на мюоне в поле световой волны эллиптической поляризации и
получено аналитическое выражение для его сечения, показана возможность
существенного превышения резонансного сечения над сечением такого же процесса
при отсутствии внешнего поля.
В общем релятивистском случае получено аналитическое выражение для сечения
рождения мюонной пары при аннигиляции электрон-позитронной пары в поле плоской
электромагнитной волны.
Практическое значение полученных результатов
Полученные в диссертации аналитические выражения для сечений нерезонансного и
резонансного рассеяния электрона на мюоне и рождения мюонной пары при
аннигиляции электрон-позитронной пары в умеренно сильных полях имеют компактный
вид. Разработанная в работе теория в целом расширяет наши представления о
влиянии электромагнитного поля на квантовые процессы второго порядка по
постоянной тонкой структуры. Предложены эксперименты по проверке предсказанных
новых результатов в сильных лазерных полях.
Результаты диссертационной работы могут быть использованы в ИПФ НАН Украины,
ИТФ НАН Украины, ННЦ “ХФТИ” НАН Украины, Киевском национальном университете им.
Тараса Шевченко, Харьковском национальном университете им. В.Н. Каразина,
Институте общей физики РАН, Московском инженерно-физическом институте,
Московском физико-техническом институте, Брукхейвенской национальной
лаборатории (США) и других научных центрах.
Личный вклад соискателя
Основные результаты диссертационной работы получены соискателем самостоятельно
или при его непосредственном участии. В работах [, ] соискателем изучена
кинематика рассеяния электрона на мюоне в поле эллиптически поляризованной
электромагнитной волны. В общем релятивистском случае в нерезонансной области
получены выражения для амплитуды и сечения данного процесса, показана
возможность факторизации сечения на сечение рассеяния без лазерного поля и
вероятность вынужденного излучения (поглощения) частицами фотонов лазерной
волны. В работах [, ] в борновском приближении в общем релятивистском случае
соискателем теоретически исследовано резонансное рассеяние электрона на мюоне в
поле эллиптически поляризованной электромагнитной волны и показано, что
резонансное сечение может на несколько порядков превышать сечение такого же
процесса в отсутствии внешнего поля. В работах [, ] в борновском приближении
соискателем теоретически изучен процесс нерезонансного образования мюонной пары
при аннигиляции электрон-позитронной пары в поле эллиптически поляризованной
электромагнитной волны в общем релятивистском случае. Проведен кинематический
анализ протекания процесса и получены выражения для амплитуды и сечения
нерезонансного рождения мюонной пары при аннигиляции электрон-позитронной пары
для умеренно сильного светового поля.
С научным руководителем обсуждались задачи в плане постановки, методов решения,
способов вычисления конкретных величин и анализа полученных результатов.
Апробация результатов диссертации
Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных
семинарах в Институте прикладной физики НАН Украины и на научно-технических
конференциях:
– V конференция по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям,
Харьков, Украина, .
– th Conference on Advanced Otoelectronics and Lasers (CAOL’), Alushta,
Crimea, Ukraine, .
– VI конференция по физике высоких энергий, ядерной физике и ускорителям,
Харьков, Украина, .
Публикации
Основные результаты диссертации опубликованы в научных работах [–], из
которых статьи опубликованы в специализированных научных журналах, которые
входят в перечень ВАК Украины, и в виде тезисов докладов в сборниках научных
работ международных конференций.
Структура диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка
использованных источников. Полный объем диссертационной работы составляет
страниц и включает рисунков, список использованных источников из
наименований на страницах.
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, формулируется цель и
определяются основные задания исследования, отображается новизна полученных
результатов, их научное, практическое значение и апробация, определяется личный
вклад соискателя.
В главе проанализировано современное состояние исследуемой проблемы. Проведен
обзор литературы, посвященной изучению элементарных квантовых процессов первого
и второго порядка по постоянной тонкой структуры, протекающих в сильном
электромагнитном поле. Обращено внимание на довольно широкий спектр задач,
связанных как с резонансными, так и нерезонансными прцессами в поле лазерного
излучения.
Детально проанализирова литература
- Київ+380960830922