Синхротронное излучение

Электромагнитное излучение
Синхротронное
Циклотронное
Тормозное
Тепловое
Монохроматическое
Черенковское
Переходное
Радиоизлучение
Микроволновое
Терагерцевое
Инфракрасное
Видимое
Ультрафиолетовое
Рентгеновское
Гамма-излучение
Ионизирующее
Реликтовое
Магнито-дрейфовое
Двухфотонное
Спонтанное
Вынужденное

Синхротронное (или магнитотормозное) излучение — электромагнитное излучение, испускаемое заряженными частицами, движущимися с релятивистскими скоростями по траекториям искривлённым магнитным полем.

Природа синхротронного излучения

Аналогичное излучение нерелятивистских частиц, движущихся по круговым или спиральным траекториям в магнитном поле, происходящее на гиромагнитной частоте $\nu_C=qH/(2\pi mc)$ (где $q$ — заряд, $m$ — масса покоя частицы) и её первых гармониках называют циклотронным излучением. С увеличением скорости частицы интенсивность высоких гармоник возрастает — это явление может быть интерпретировано как сокращение длины волны излучения вдоль направления движения частицы вследствие эффекта Доплера.

Для релятивистских частиц с энергией $E\gg mc^2$ излучение в области высоких гармоник обладает практически непрерывным спектром и сосредоточено в направлении мгновенной скорости в узком конусе с углом раствора $\psi\sim mc^2/E$ .

Максимум излучения частицы с энергией $E$ , движущейся в магнитном поле с составляющей $H$ , перпендикулярной вектору скорости частицы, приходится на частоту:

$\nu_m=\frac{eH}{4\pi mc}\cdot\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2=1{,}4\cdot 10^6 H\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2$ Гц,

при этом мощность излучения релятивистской частицы с энергией $E$ пропорциональна квадрату энергии при постоянном магнитном поле:

$-\frac{\partial E}{\partial t}=\frac{2e^4}{3m^4c^7}H^2E^2=0{,}98\cdot 10^{-3}H^2\left(\frac{E}{mc^2}\right)^2$ эВ/с.

Поскольку мощность синхротронного излучения частицы сильно зависит от массы, то наибольшее значение такое излучение имеет для лёгких частиц — электронов и позитронов.

В плоскости орбиты электрона излучение поляризовано линейно с вектором $\vec E$ , лежащим в плоскости орбиты. На некотором угловом расстоянии от этой плоскости наблюдается эллиптическая поляризация, знаки по обе стороны от плоскости орбиты противоположны.

Свойства синхротронного излучения

Синхротронное излучение пучка электронов в магнитном поле приводит к радиационной самополяризации электронов в пучке (Эффект Соколова — Тернова). Это явление используется в технике для создания пучка поляризованных электронов.