Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
153<br />
Установка ЦИЭС позволяет также исследовать сильно нелинейное<br />
комптоновское рассеяние, когда будут существенны квантовые эффекты. До этого<br />
единственный подобный эксперимент был поставлен в SLAC, где электронный<br />
пучок с энергией 47 ГэВ сталкивался с тераваттным лазерным импульсом с<br />
a0 ≈ 0.4 [99]. В этом случае нелинейная природа комптоновского рассеяния<br />
проявлялась очень слабо. В качестве примера рассмотрим с помощью численного<br />
моделирования кодом QUILL [29] взаимодействие релятивистского электронного<br />
пучка с лазерным импульсом. Лазерный импульс линейно поляризован<br />
2 2 2 2<br />
y z<br />
σ<br />
y<br />
σ<br />
x<br />
E = B = a0 exp[ −y / − ( x− t ) / ] , где E и B напряженности электрического и<br />
магнитного полей, соответственно,<br />
σ<br />
x<br />
– длительность импульса,<br />
σ y<br />
ширина<br />
импульса. Здесь координаты нормированиы на длину волны лазерного импульса,<br />
а время – на период колебаний поля. Параметры лазерного импульса и<br />
электронного пучка доступны для установки ЦИЭС и имеют значения: σ<br />
x=1.6<br />
,<br />
a 0 =100 и 4<br />
γ<br />
0<br />
=2 × 10 . Для этих параметров χ ≈ 6 и trad<br />
≈ 0.2 . Энергетический спектр<br />
электронов после взаимодействия показан на Рис. 4.21, из которого видно, что<br />
пучок потерял большую часть своей начальной энергии. Кроме того, некоторые из<br />
излученных фотонов распались с образованием электрон-позитронных пар, таким<br />
образом образуя электромагнитные каскады. Электромагнитные каскады являются<br />
одним из основных явлений физики сильных полей. В отличие от классической<br />
физики, в квантовой физике возможен распад фотона во внешнем электромагнитном<br />
поле. Фотон может распасться с образованием электрон-позитронной пары. Если<br />
энергия образовавшихся электрона и позитрона окажется достаточно высокой,<br />
каждый из них сможет излучить новые фотоны, которые, в свою очередь, также могут<br />
распасться с образованием новых электрон-позитронных пар. Такой процесс<br />
называется электромагнитным каскадом или ливнем.<br />
Рис. 4.21. Энергетический спектр электронного пучка после столкновения<br />
с линейно поляризованным лазерным импульсом. a 0 =100, σ x =1.6, начальный<br />
гамма-фактор электронов равен 2*10 4
Change language