Читать онлайн «Синхротронное излучение и квантовая механика»

А. А. СОКОЛОВ, профессор, доктор физико-математических наук СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА ИЗДАТЕЛЬСТВО «ЗНАНИЕ» МОСКВА 1968 взол С 59 2-3-2 80^8 I. ГДЕ МОЖНО НАБЛЮДАТЬ СИНХРОТРОННОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ Синхротронное излучение представляет собой излучение электронов, движущихся в магнитном поле. С первого взгляда может показаться, что это слишком частная задача классической электродинамики, не имеющая особого теоретического значения. Однако это оказалось далеко не так. Задача о синхротронном излучении приобрела не только большое практическое значение, но и по всем данным позволяет весьма своеобразно проанализировать многие принципиальные вопросы современной квантовой механики и даже квантовой теории поля. Синхротронное излучение необходимо принимать во внимание при постройке электронных циклических ускорителей, где магнитные поля удерживают релятивистские электроны (т. е. электроны, имеющие скорость, близкую к скорости света) на круговых орбитах. Без компенсации потерь энергии на синхротронное излучение оказалась невозможной постройка электронных ускорителей на энергии, начиная примерно с 100 Мэв 1 и выше. При изучении свойств плазмы наряду с излучением, связанным с взаимодействием электронов с заряженными ионами (тормозное излучение), при наличии магнитного поля добавляется еще синхротронное излучение электронов, которое иногда превышает тормозное. Синхротронное излучение играет весьма важную роль и в астрономических условиях. Природа электромагнитного излучения, возникающего в космическом пространстве, может быть различной. Например, в оптической части спектра основную роль играет излучение, возникающее при переходах электронов между дискретными уровнями атомов или молекул. Дискретные уровни могут лежать и в радиодиапазоне. В связи с этим отметим радиолинию атомарного водорода с длиной волны Х = 21 см, обязанную переходу между нижними уровнями сверхтонкой структуры. Возможно, что тормозное излучение электронов, пролетающих вблизи атома или иона, а также радиоизлучение, возник- 1 Это энергия, которую должен получить электрон, пройдя разность потенциалов в 100 Мэв (миллионов электрон-вольт). Для того, чтобы практически ощутить эту величину, укажем, что энергия связи электрона в атоме водорода равна 13 эв (электрон-вольт), а энергия связи нуклонов (т. е. протонов и нейтронов) в ядре имеет в среднем порядок 7,5 Мэв. 3 новение которого связано с существованием достаточно плотной плазмы, в той или другой степени связаны с температурой. Однако существует еще один механизм радиоизлучения нетеплового происхождения, обязанный излучению электронов, движущихся в магнитных полях космических объектов \ т. е. того самого, которое наблюдается при движении электронов в циклических ускорителях и известного как синхротронное излучение. Это излучение связано с общим галактическим радиоизлучением (излучение диска и гало) с радиоизлученим оболочек сверхновых звезд (Кассиопея А, Телец А, радиогалактика № 87) и др.