Bức xạ Vavilov-Cherenkov và Synchrotron: Nền tảng và Ứng dụng (G. Afanasiev)
"Nghiên cứu về nền tảng và ứng dụng của bức xạ Cherenkov và bức xạ synchrotron trong vật lý hạt nhân và vật lý laser."
Năm xuất bản
Số trang
506
Thời gian đọc
1 giờ 16 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
85 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- Bức xạ Cherenkov: Lý thuyết nền tảng & Cơ chế phát sinh
- Số trang:
- 506 trang
- Trường:
- Joint Institute for Nuclear Research
- Chuyên ngành:
- Physics
- Tác giả:
- G. Afanasiev
- Năm:
- 2004
Tóm tắt nội dung luận án
I.Bức xạ Cherenkov Lý thuyết nền tảng Cơ chế phát sinh
Bức xạ Vavilov-Cherenkov là một hiện tượng vật lý quan trọng, xảy ra khi một hạt tích điện di chuyển qua một môi trường điện môi với vận tốc lớn hơn vận tốc pha của ánh sáng trong môi trường đó. Hiệu ứng Cherenkov này tạo ra một dạng sóng xung kích điện từ đặc trưng, tương tự như sóng âm thanh siêu thanh. Bức xạ Cherenkov không yêu cầu hạt phải tương tác trực tiếp với nguyên tử, mà là kết quả của sự phân cực tức thời của môi trường xung quanh hạt. Sự hiểu biết về bức xạ Cherenkov là nền tảng cho nhiều ứng dụng trong vật lý hạt và thiên văn học, cung cấp thông tin quý giá về năng lượng và hướng của các hạt hạ nguyên tử. Các nghiên cứu ban đầu của Tamm đã đặt ra những cơ sở lý thuyết vững chắc, mô tả bản chất của trường điện từ tạo ra bởi các hạt siêu sáng này. Việc giải quyết các bài toán liên quan đến sự phân bố không gian và phổ tần số của bức xạ là chìa khóa để khai thác tiềm năng của hiệu ứng này.
1.1. Khái niệm cơ bản về bức xạ Vavilov Cherenkov
Bức xạ Cherenkov là sự phát xạ điện từ. Nó xảy ra khi một hạt tích điện di chuyển nhanh hơn ánh sáng trong môi trường. Vận tốc này phải lớn hơn vận tốc pha của ánh sáng trong môi trường điện môi cụ thể. Hiệu ứng này không vi phạm thuyết tương đối. Nó chỉ vượt quá vận tốc ánh sáng cục bộ, không phải vận tốc ánh sáng trong chân không. Bức xạ xuất hiện dưới dạng hình nón ánh sáng màu xanh lam đặc trưng.
1.2. Điều kiện phát sinh hiệu ứng Cherenkov
Một điều kiện tiên quyết là hạt tích điện phải có vận tốc (v) vượt quá vận tốc pha của ánh sáng (c/n) trong môi trường. 'n' là chiết suất của môi trường điện môi. Ngưỡng vận tốc này xác định khi nào hiệu ứng Cherenkov xảy ra. Nếu vận tốc hạt thấp hơn ngưỡng, sẽ không có bức xạ Cherenkov. Sự hiện diện của môi trường điện môi là rất cần thiết. Nó cho phép sự phân cực và tái phát xạ năng lượng.
1.3. Mô hình lý thuyết ban đầu của Tamm
Tamm đã phát triển một khuôn khổ lý thuyết quan trọng. Ông giải quyết bài toán bức xạ Cherenkov bằng cách sử dụng phương trình Maxwell. Mô hình của Tamm phân tích trường điện từ tạo ra bởi hạt. Nó giúp hiểu được phổ tần số và sự phân bố không gian của bức xạ. Các phương pháp gần đúng và giải pháp chính xác được so sánh. Điều này làm rõ động lực học phức tạp của hiệu ứng Cherenkov. Lý thuyết này là nền tảng cho các nghiên cứu tiếp theo.
II.Hiệu ứng Cherenkov Hạt tích điện môi trường Ngưỡng vận tốc
Hiệu ứng Cherenkov liên quan đến tương tác của hạt tích điện với môi trường vật chất. Khi một hạt như electron hoặc proton đi qua một môi trường điện môi, nó gây ra sự phân cực tạm thời của các nguyên tử trong môi trường. Sự phân cực này sau đó được giải tỏa, phát ra photon. Nếu hạt di chuyển đủ nhanh, các sóng phân cực này sẽ chồng chất một cách đồng pha, tạo thành một sóng xung kích bức xạ. Việc hiểu rõ ngưỡng vận tốc và các yếu tố ảnh hưởng đến phổ bức xạ là rất quan trọng. Nghiên cứu sâu hơn còn xem xét chuyển động không đều của hạt và ảnh hưởng của môi trường phân tán. Những yếu tố này làm thay đổi đặc tính của bức xạ Cherenkov, từ cường độ đến hướng phát xạ. Phân tích các chi tiết này là cần thiết cho cả lý thuyết cơ bản và các ứng dụng thực tiễn.
2.1. Tương tác của hạt tích điện với môi trường điện môi
Hạt tích điện đi qua môi trường. Nó kích thích các electron trong môi trường điện môi. Điều này tạo ra các lưỡng cực điện tạm thời. Các lưỡng cực này sau đó nhanh chóng thư giãn. Quá trình thư giãn này phát ra sóng điện từ. Khi vận tốc hạt đủ lớn, các sóng này chồng chất có trật tự. Điều này dẫn đến sự phát xạ bức xạ Cherenkov. Nó là một quá trình liên tục diễn ra dọc theo quỹ đạo hạt.
2.2. Vận tốc tới hạn và phổ bức xạ Cherenkov
Vận tốc tới hạn là vận tốc tối thiểu. Hạt phải đạt được để phát bức xạ Cherenkov. Nó phụ thuộc vào chiết suất của môi trường. Phổ bức xạ Cherenkov thường là phổ liên tục. Nó mạnh nhất ở bước sóng ngắn, tức là màu xanh lam hoặc tia cực tím. Đây là lý do cho ánh sáng xanh đặc trưng nhìn thấy trong các lò phản ứng hạt nhân. Phổ này cung cấp thông tin về năng lượng của hạt. Nó cũng phản ánh tính chất của môi trường.
2.3. Hướng bức xạ và hình dạng sóng xung kích
Bức xạ Cherenkov phát ra theo một góc cụ thể. Góc này tạo thành một hình nón xung quanh hướng chuyển động của hạt. Góc Cherenkov phụ thuộc vào vận tốc hạt và chiết suất của môi trường. Nó giống như sóng âm thanh siêu thanh (tiếng nổ siêu thanh). Các photon được phát ra về phía trước. Chúng tạo ra một mặt sóng phẳng nghiêng. Hình dạng này là dấu hiệu nhận biết của hiệu ứng Cherenkov.
III.Các Bài toán Nâng cao về Bức xạ Cherenkov Giải pháp
Lý thuyết bức xạ Cherenkov đã được mở rộng để giải quyết nhiều tình huống phức tạp. Một trong số đó là bài toán Tamm, đặc biệt khi xem xét trong một vùng không gian hữu hạn. Điều này đòi hỏi phân tích sâu hơn về sự phân bố không gian và thời gian của trường điện từ. Ngoài ra, chuyển động không đều của hạt tích điện, bao gồm cả gia tốc và giảm tốc, cũng tạo ra những thách thức mới. Các môi trường phân tán, nơi chiết suất phụ thuộc vào tần số, cũng làm thay đổi đáng kể đặc tính của bức xạ. Việc xem xét ảnh hưởng của khoảng cách quan sát hữu hạn và sự giảm tốc của hạt là cần thiết để có cái nhìn toàn diện. Những phân tích này không chỉ làm sâu sắc thêm hiểu biết về hiệu ứng Cherenkov mà còn mở ra những khả năng mới cho các thí nghiệm và ứng dụng thực tế, đặc biệt trong thiết kế máy dò hạt.
3.1. Phân tích vấn đề Tamm trong không gian và thời gian hữu hạn
Bài toán Tamm là một thách thức lý thuyết. Nó nghiên cứu bức xạ Cherenkov trong các giới hạn không gian hoặc thời gian. Các giải pháp chính xác và gần đúng được so sánh. Điều này tiết lộ sự phức tạp của trường điện từ. Sự phân bố không gian của sóng xung kích được phân tích. Nó cũng xem xét sự tiến hóa theo thời gian của trường. Việc hiểu rõ các giới hạn này rất quan trọng. Nó giúp thiết kế các thí nghiệm chính xác.
3.2. Chuyển động hạt không đều và môi trường phân tán
Chuyển động của hạt không phải lúc nào cũng đều. Gia tốc hoặc giảm tốc của hạt tích điện ảnh hưởng đến bức xạ Cherenkov. Các phương trình sóng điện từ trở nên phức tạp hơn. Môi trường phân tán, nơi chiết suất thay đổi theo tần số, cũng đóng vai trò quan trọng. Các quan hệ Krönig-Kramers mô tả hiện tượng này. Phân tích ảnh hưởng của phần ảo của chiết suất. Nó giúp hiểu rõ hơn về sự hấp thụ và phát xạ. Điều này mở rộng ứng dụng của bức xạ Cherenkov.
3.3. Ảnh hưởng của khoảng cách quan sát và suy giảm hạt
Khoảng cách từ hạt đến điểm quan sát ảnh hưởng đến bức xạ. Sự giảm tốc của hạt cũng làm thay đổi đặc tính của bức xạ. Điều này cần được tính toán trong các ứng dụng thực tế. Các công thức toán học chính xác mô tả các hiện tượng này. Nó giúp dự đoán hành vi của bức xạ Cherenkov trong các tình huống cụ thể. Phân tích này là quan trọng cho việc hiệu chuẩn máy dò hạt và thiết kế thí nghiệm.
IV.Ứng dụng Bức xạ Cherenkov Máy dò hạt Nghiên cứu neutrino
Bức xạ Cherenkov đóng vai trò trung tâm trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu hiện đại. Đặc biệt, nó là nguyên lý cơ bản của máy dò hạt năng lượng cao. Những máy dò này sử dụng ánh sáng Cherenkov để xác định sự hiện diện, vận tốc và hướng của các hạt tích điện. Điều này đặc biệt hữu ích trong vật lý hạt cơ bản và vật lý thiên văn hạt, nơi các nhà khoa học tìm kiếm các hạt khó nắm bắt như neutrino. Bằng cách phân tích các tín hiệu Cherenkov yếu ớt, có thể thu thập thông tin quan trọng về các quá trình xảy ra trong vũ trụ, từ các vụ nổ siêu tân tinh đến các phản ứng hạt nhân trong mặt trời. Ngoài ra, bức xạ siêu sáng này còn có tiềm năng trong các ứng dụng khác như hình ảnh y tế và giám sát lò phản ứng hạt nhân, mở ra những con đường mới cho nghiên cứu và công nghệ.
4.1. Nguyên lý hoạt động của máy dò Cherenkov
Máy dò Cherenkov phát hiện ánh sáng phát ra. Khi hạt tích điện đi qua vật liệu trong máy dò. Vận tốc hạt phải vượt quá ngưỡng Cherenkov. Ánh sáng Cherenkov sau đó được ghi lại bởi các cảm biến quang điện. Cường độ và góc của ánh sáng cung cấp thông tin. Nó cho biết năng lượng, khối lượng, và hướng của hạt. Máy dò này rất hiệu quả cho các hạt có năng lượng cao.
4.2. Phát hiện neutrino và vật lý thiên văn hạt
Neutrino là hạt không mang điện tích. Chúng không thể tạo ra bức xạ Cherenkov trực tiếp. Tuy nhiên, khi neutrino tương tác với vật chất, chúng tạo ra các hạt tích điện thứ cấp. Các hạt thứ cấp này tạo ra bức xạ Cherenkov. Máy dò neutrino khổng lồ như Super-Kamiokande và IceCube sử dụng nguyên lý này. Chúng phát hiện neutrino từ mặt trời, siêu tân tinh và các nguồn vũ trụ khác. Điều này mở ra cửa sổ mới vào vật lý thiên văn hạt.
4.3. Các ứng dụng khác của bức xạ siêu sáng
Ngoài vật lý hạt, bức xạ siêu sáng còn có các ứng dụng khác. Nó được sử dụng trong giám sát lò phản ứng hạt nhân. Cường độ ánh sáng Cherenkov tỷ lệ với hoạt động của lò. Nó cũng có tiềm năng trong hình ảnh y tế. Đặc biệt là trong chụp cắt lớp phát xạ positron (PET). Nó có thể giúp theo dõi các dấu vết phóng xạ. Nghiên cứu tiếp tục khám phá các cách khai thác hiệu ứng này cho công nghệ và khoa học.
V.Bức xạ Synchrotron Nguồn gốc đặc điểm Máy gia tốc hạt
Bức xạ Synchrotron là một loại bức xạ điện từ mạnh mẽ khác. Nó được phát ra bởi các hạt tích điện siêu tương đối tính. Các hạt này di chuyển trong từ trường mạnh, bị bẻ cong quỹ đạo. Bức xạ này có những đặc tính độc đáo, bao gồm phổ rộng, cường độ cao và phân cực mạnh. Nó khác với bức xạ Cherenkov về cơ chế phát sinh, nhưng cả hai đều là kết quả của chuyển động của hạt tích điện. Máy gia tốc hạt như synchrotron và vành lưu trữ là công cụ chính để tạo ra bức xạ synchrotron. Nguồn sáng này đã trở thành một công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học, từ vật lý vật liệu đến sinh học cấu trúc, cung cấp cái nhìn sâu sắc vào thế giới vi mô.
5.1. Cơ chế phát sinh bức xạ synchrotron
Bức xạ synchrotron phát sinh khi hạt tích điện. Đặc biệt là electron, di chuyển với vận tốc gần bằng vận tốc ánh sáng. Chúng bị gia tốc bởi từ trường mạnh. Gia tốc này vuông góc với hướng chuyển động của hạt. Sự thay đổi hướng liên tục này làm hạt phát ra năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Đây là một cơ chế khác biệt so với bức xạ Cherenkov.
5.2. Đặc tính phổ và hướng của bức xạ synchrotron
Bức xạ synchrotron có phổ liên tục rất rộng. Nó kéo dài từ tia hồng ngoại đến tia X và tia gamma. Bức xạ có cường độ rất cao. Nó được tập trung thành một chùm tia hẹp. Hướng của chùm tia rất nhạy với hướng chuyển động của hạt. Nó cũng có tính phân cực cao. Những đặc tính này làm cho nó trở thành một công cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu khoa học.
5.3. Vai trò của máy gia tốc hạt trong tạo bức xạ synchrotron
Máy gia tốc hạt, đặc biệt là synchrotron và vành lưu trữ, là nơi tạo ra bức xạ này. Các electron được gia tốc đến năng lượng rất cao. Sau đó chúng được giữ trong một quỹ đạo tròn. Từ trường mạnh được sử dụng để duy trì quỹ đạo này. Khi các electron bẻ cong, chúng phát ra bức xạ synchrotron. Các cơ sở như CERN hay DESY là ví dụ điển hình. Chúng cung cấp bức xạ này cho hàng ngàn nhà khoa học trên thế giới.
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (506 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bộVavilov-Cherenkov and Synchrotron Radiation www.com Fundamental Theories of Physics An International Book Series on The Fundamental Theories of Physics: Their Clarification, Development and Application Editor: ALWYN VAN DER MERWE, University of Denver, U. Editorial Advisory Board: GIANCARLO GHIRARDI, University of Trieste, Italy LAWRENCE P. HORWITZ, Tel-Aviv University, Israel BRIAN D. JOSEPHSON, University of Cambridge, U.
CLIVE KILMISTER, University of London, U. LAHTI, University of Turku, Finland ASHER PERES, Israel Institute of Technology, Israel EDUARD PRUGOVECKI, University of Toronto, Canada FRANCO SELLERI, Università di Bara, Italy TONY SUDBURY, University of York, U. HANS-JÜRGEN TREDER, Zentralinstitut für Astrophysik der Akademie der Wissenschaften, Germany Volume 142 www.com Vavilov-Cherenkov and Synchrotron Radiation Foundations and Applications by G. Afanasiev Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Moscow Region, Russia KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS NEW YORK, BOSTON, DORDRECHT, LONDON, MOSCOW www.com eBook ISBN: 1-4020-2411-8 Print ISBN: 1-4020-2410-X ©2005 Springer Science + Business Media, Inc.
Print ©2004 Kluwer Academic Publishers Dordrecht All rights reserved No part of this eBook may be reproduced or transmitted in any form or by any means, electronic, mechanical, recording, or otherwise, without written consent from the Publisher Created in the United States of America Visit Springer's eBookstore at: http://ebooks.com and the Springer Global Website Online at: http://www.com CONTENTS PREFACE xi 1 INTRODUCTION 1 2 THE TAMM PROBLEM IN THE VAVILOV-CHERENKOV RADIATION THEORY 15 2.1 Vavilov-Cherenkov radiation in a finite region of space .3 Original Tamm problem .4 Comparison of the Tamm and exact solutions .5 Spatial distribution of shock waves .6 Time evolution of the electromagnetic field on the surface of a sphere .7 Comparison with the Tamm vector potential .2 Spatial distribution of Fourier components .1 Quasi-classical approximation .3 Quantum analysis of the Tamm formula .4 Back to the original Tamm problem .2 Restoring vector potential in the spectral represen- tation .3 The Tamm approximate solution .4 Concrete example showing that the CSW is not al- ways reduced to the interference of BS shock waves 77 2.5 Schwinger’s approach to the Tamm problem .1 Instantaneous power frequency spectrum .2 Instantaneous angular-frequency distribution of the power spectrum .3 Angular-frequency distribution of the radiated en- ergy for a finite time interval .4 Frequency distribution of the radiated energy .6 The Tamm problem in the spherical basis .com vi CONTENTS 2.1 Expansion of the Tamm problem in terms of the Leg- endre polynomials .7 Short résumé of this chapter. 97 3 NON-UNIFORM CHARGE MOTION IN A DISPERSION- FREE MEDIUM 99 3.2 Statement of the physical problem .1 Simplest accelerated and decelerated motions [9] .2 Completely relativistic accelerated and decelerated motions [11] .3 Smooth Tamm problem in the time representation .1 Moving singularities of electromagnetic field .4 Concluding remarks for this chapter. 124 chapter4 CHERENKOV RADIATION IN A DISPERSIVE MEDIUM127 4.3 Electromagnetic potentials and field strengths .4 Time-dependent polarization of the medium .1 Another choice of polarization .5 On the Krönig-Kramers dispersion relations .6 The energy flux and the number of photons .1 Charge velocity exceeds the critical velocity .2 Charge velocity is smaller than the critical velocity 160 4.1 Estimation of non-radiation terms .9 The influence of the imaginary part of .10 Application to concrete substances .11 Cherenkov radiation without use of the spectral representation188 4.12 Short résumé of this Chapter. 204 5 INFLUENCE OF FINITE OBSERVATIONAL DISTANCES AND CHARGE DECELERATION 209 5.2 Finite observational distances and small acceleration .1 The original Tamm approach .com CONTENTS vii 5.2 Exact electromagnetic field strengths and angular- frequency distribution of the radiated energy .4 Decelerated charge motion .3 Motion in a finite spatial interval with arbitrary acceleration 233 5.2 Main mathematical formulae .5 The absolutely continuous charge motion.6 Superposition of uniform and accelerated motions .7 Short discussion of the smoothed Tamm problem .8 Historical remarks on the VC radiation and bremsstrahlung .4 Short résumé of Chapter 5.
279 6 RADIATION OF ELECTRIC, MAGNETIC AND TOROIDAL DIPOLES MOVING IN A MEDIUM 283 6.2 Mathematical preliminaries: equivalent sources of the elec- tromagnetic field .1 A pedagogical example: circular current.2 The elementary toroidal solenoid.3 Electromagnetic field of electric, magnetic, and toroidal dipoles in time representation.1 Electromagnetic field of a moving point-like current loop .2 Electromagnetic field of a moving point-like toroidal solenoid .3 Electromagnetic field of a moving point-like electric dipole .4 Electromagnetic field of induced dipole moments .4 Electromagnetic field of electric, magnetic, and toroidal dipoles in the spectral representation .1 Unbounded motion of magnetic, toroidal, and electric dipoles in medium .2 The Tamm problem for electric charge, magnetic, electric, and toroidal dipoles .5 Electromagnetic field of a precessing magnetic dipole .6 Discussion and Conclusion .com viii CONTENTS 7 QUESTIONS CONCERNING OBSERVATION OF THE VAVILOV-CHERENKOV RADIATION 341 7.2 Cherenkov radiation from a charge of finite dimensions .1 Cherenkov radiation as the origin of the charge de- celeration .3 Cherenkov radiation in dispersive medium .4 Radiation of a charge moving in a cylindrical dielectric sample .1 Radial energy flux .2 Energy flux along the motion axis .5 Vavilov-Cherenkov and transition radiations for a spherical sample .6 Discussion on the transition radiation .1 Comment on the transition radiation .2 Comment on the Tamm problem. 390 8 SELECTED PROBLEMS OF THE SYNCHROTRON RADIATION 397 8.2 Synchrotron radiation in vacuum.2 Energy radiated for the period of motion .3 Instantaneous distribution of synchrotron radiation .3 Synchrotron radiation in medium .2 Electromagnetic field strengths .3 Singularities of electromagnetic field .4 Digression on the Cherenkov radiation .5 Electromagnetic field in the wave zone .6 Numerical results for synchrotron motion in a medium434 8. 444 9 SOME EXPERIMENTAL TRENDS IN THE VAVILOV- CHERENKOV RADIATION THEORY 447 9.1 Fine structure of the Vavilov-Cherenkov radiation .1 Simple experiments with 657 MeV protons .2 Main computational formulae .com CONTENTS ix 9.5 Concluding remarks to this section .2 Observation of anomalous Cherenkov rings .3 Two-quantum Cherenkov effect .1 Pedagogical example: the kinematics of the one-photon Cherenkov effect .2 The kinematics of the two-photon Cherenkov effect .3 Back to the general two-photon Cherenkov effect .4 Relation to the classical Cherenkov effect .4 Discussion and Conclusion on the Two-Photon Cherenkov Effect .com This page intentionally left blank www.com PREFACE The importance of the Vavilov-Cherenkov radiation stems from the property that a charge moving uniformly in a medium emits γ quanta at the angle uniquely related to its energy. This has numerous applications.
We mention only the neutrino experiments in which the neutrino energy is estimated by the angle at which the electron originating from the decay of neutrino is observed. This book is intended for students of the third year and higher, for postgraduates, and professional scientists, both experimentalists and theo- reticians. The Landau and Lifschitz treatises Quantum Mechanics, Classi- cal Field Theory and Electrodynamics of Continuous Media are more than enough for the understanding of the text. There are three monographs devoted to the Vavilov-Cherenkov radia- tion.
Jelly’s book Cherenkov Radiation and its Applications published in 1958 contains a short theoretical review of the Vavilov-Cherenkov radi- ation and a rather extensive description of experimental technique. Ten years later, the two-volume Zrelov monograph Vavilov-Cherenkov Radia- tion and Its Application in High-Energy Physics appeared. Its first volume is a quite extensive review of experimental and theoretical results known up to 1968. The second volume is devoted to the construction of the Cherenkov counters.
In 1988, the Frank monograph Vavilov-Cherenkov Radiation. The- oretical Aspects was published. It presents mainly a collection of Frank’s papers with valuable short commentaries describing their present status. It is highly desirable to translate this book into English.
The main goal of this book is to present new developments in the theory of the Vavilov-Cherenkov effect for the 15 years following the appearance of Frank’s monograph. We briefly mention the main questions treated: 1) The Vavilov-Cherenkov radiation for the unbounded charge motion in a medium (the so-called Tamm-Frank problem); 2) Exact solutions for semi-infinite and finite charge motions in a non- dispersive medium. Their study allows one to identify how the Cherenkov shock waves and the bremsstrahlung shock waves are distributed in space; 3) Accelerated and decelerated charge motions in a medium. Their study allows one to observe the formation and time evolution of the singular shock xi www.com xii PREFACE waves (including the finite Cherenkov shock wave) arising when the charge velocity coincides with the velocity of light in a medium; 4) The consideration of the Vavilov-Cherenkov radiation in dispersive media with and without damping supports Fermi’s claim that a charge moving uniformly in a dispersive medium radiates at each velocity.
It turns out that the position and magnitude of the maximum of the frequency distribution depend crucially on the damping parameter value; 5) The measurement of the radiation intensities at finite observational distances leads to the appearance of plateau in some angular interval. The linear (not angular) dimensions of this plateau on the observational sphere do not depend on the sphere radius. Inside this plateau the radiation inten- sity is not described by the Tamm formula at any observational distance; 6) The taking into account of the finite dimensions of a moving charge or the medium dispersion leads to the finite energy radiated by a moving charge for the entire time of its motion. This in turn allows one to determine how a charge should move if all its energy losses were owed to the Cherenkov radiation; 7) The Vavilov-Cherenkov radiation for a charge moving in a finite medium interval.
This includes the consideration of the original Tamm problem (having instantaneous velocity jumps at the beginning and the end of the charge motion), the smooth Tamm problem (in which there are no discontinuities of the charge velocity) and the absolutely continuous charge motion (for which the charge velocity and all its time derivatives are continuous functions of time) in a finite spatial interval. This permits one to relate the asymptotic behaviour of the radiation intensities to the discontinuities of the charge trajectory; 8) It is studied how the radiation intensity changes when a charge moves in one medium while the observations are made in another, with different dielectric properties (in fact, this is a typical experimental situation); 9) The Vavilov-Cherenkov and transition radiations for the spherical interface between two media (previously, only the plane interface was con- sidered in the physical literature); 10) The radiation of electric, magnetic, and toroidal dipoles moving in a medium. This allows one to study the radiation arising from the moving neutral particles (e., neutrons, neutrinos, etc.); 11) The fine structure of the Cherenkov rings is studied. We mean un- der this term the plateau in the radiation intensity (which is due to the Cherenkov shock wave), sharp maxima at the ends of this plateau (we as- sociate them with bremsstrahlung shock waves arising at the accelerated and decelerated parts of the charge trajectory) and small oscillations in- side this plateau (they are due to the interference of the Cherenkov and bremsstrahlung shock waves); www.com PREFACE xiii 12) The kinematics of the two-photon simultaneous emission for a charge moving uniformly in medium.
It turns out that under certain circumstances the photon emission angles are fixed. The radiation intensity should have sharp maxima at these angles (similarly to the single-photon Cherenkov emission). This creates favourable conditions for the observation of the two-photon Cherenkov effect. The importance of the synchrotron radiation is because it is extensively used for the study of nuclear and particle reactions, astrophysical prob- lems, and has a variety of biological and medical applications.
There are a few books of the Moscow State University School, and the recently (2002) published book Radiation Theory of Relativistic Particles (Ed. Bor- dovitsyn) which, in fact, presents a collection of papers of various authors devoted to the questions related to the synchrotron radiation. In the present monograph we study the synchrotron radiation in a medium, and the syn- chrotron radiation in vacuum, in the near zone. These questions were not considered in the references just mentioned.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
G. Afanasiev (2004). Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng [Luận án tiến sĩ, Joint Institute for Nuclear Research]. LuanAn.net. https://luanan.net/vat-ly/buc-xa-vavilov-cherenkov-synchrotron-ly-thuyet-ung-dung
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" nghiên cứu về vấn đề gì?
"Nghiên cứu về nền tảng và ứng dụng của bức xạ Cherenkov và bức xạ synchrotron trong vật lý hạt nhân và vật lý laser."
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" được bảo vệ tại trường nào?
Luận án này được bảo vệ tại Joint Institute for Nuclear Research. Năm bảo vệ: 2004.
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" thuộc chuyên ngành gì?
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" thuộc chuyên ngành Physics. Danh mục: Vật Lý.
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" có bao nhiêu trang?
Luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" có 506 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Bức xạ Vavilov-Cherenkov & Synchrotron: Lý thuyết & Ứng dụng" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.