ЦИЭС - xcels

151
Мероприятие 3.3. Создание пучков узкополосного гамма-излучения высокой
яркости
Рис. 4.20. Обратное комптоновское излучение (схематически)
Другим относительно простым способом генерации высокоэнергетичных
фотонов и тестирования квантовой электродинамики в лаборатории является
комптоновское рассеяние электронного пучка на лазерном импульсе (см.
Рис. 4.20). В случае нелинейного комптоновского рассеяния каждый электрон
поглощает несколько квантов лазерного поля с энергией
ω
и излучает гаммаквант
с энергией ω :
e + n ωL → e'
+ ω
(3.3.1)
Наиболее высокая энергия гамма-квантов получается при встречном
столкновении. В линейном режиме, когда интенсивность лазерного импульса не
очень высокая a
0
> 1, энергия
L
рассеянных назад фотонов увеличивается в
2
4γ раз, где
0 0
a = | e| E /( mcω ), E
0
–
амплитуда электрического поля. В нелинейном режиме, когда a
0
>> 1, спектр
комптоновского излучения состоит из множества гармоник и может быть описан
универасльной функцией S (x)
, определяемой вражением (3.1.2). Критическа
частота в этом случае имеет вид
ω
0
2
c
= 3 2γ
a ω L
. (3.3.2)
Число фотонов, излучаемых отдельным электроном, может быть оценено
следующим образом [98]
N
N
ph
ph
≈
≈
2
αa
N
osc
, a0
> 1,
osc
0
где α = e 2 / c ≈ 137 – постоянная тонкой структуры, N
osc
– число периодов
лазерного поля, в течение которого электрон взаимодействует с лазерным
импульсом. Из полученных выражений следует, что количество излучаемых