Некогерентное рассеяние ультрарелятивистских частиц на ядрах при плоскостном каналировании

  • Виктор Васильевич Тихомиров Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-8323-9273
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-1-83-94

Аннотация

Рассматривается проблема последовательного описания движения заряженных частиц высоких энергий в поле атомных плоскостей ориентированных кристаллов, имеющая принципиальное значение для управления движением частиц, получения интенсивного гамма-излучения и готовящегося измерения характеристик короткоживущих элементарных частиц, таких как магнитный и электрический дипольные моменты. На основании строго рассчитанного мгновенного изменения энергии поперечного движения частицы в поле плоскостей при рассеянии на остове отдельного атома получено выражение для средней скорости ее нарастания, учитывающее квантовые эффекты и резкое изменение плотности распределения частиц в межплоскостном канале. Найденное соотношение впервые дает возможность строго описать ограничения любых приложений эффекта каналирования в физике высоких энергий без введения параметров, применяемых ранее на основе качественных соображений. Помимо этого, введены выражения для сечения рассеяния ядрами на большие углы и среднего квадрата угла рассеяния на малые, позволяющие сформулировать последовательный метод учета квантовой природы некогерентного и классической природы когерентного рассеяния на атомах кристаллических плоскостей при моделировании процесса распространения ультрарелятивистских частиц обоих знаков заряда как в условиях каналирования, так и вне его.

Биография автора

Виктор Васильевич Тихомиров, Институт ядерных проблем Белорусского государственного университета, ул. Бобруйская, 11, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; заведующий лабораторией ядерной оптики и космомикрофизики



Литература

  1. Baryshevsky VG. Kanalirovanie, izluchenie i reaktsii v kristallakh pri vysokikh energiyakh [Channeling, radiation and reactions in crystals at high energies]. Minsk: Belarusian State University; 1982. 256 p. Russian.
  2. Baryshevsky VG, Tikhomirov VV. Crystal applications in high energy physics for new phenomena observation and acceleration technology development. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series. 2017;4:20 –32.
  3. Baryshevsky VG. Electromagnetic dipole moment and time reversal invariance violating interactions of high energy short-lived particles in bent and straight crystals. Physical Review Accelerators and Beams. 2019;22:081004. DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.22.081004.
  4. Baryshevsky VG. Electromagnetic dipole moments and time reversal violating interactions for high energy charged baryons in bent crystals at LHC. European Physical Journal C. 2019;79(4):350. DOI: 10.1140/epjc/s10052-019-6857-6.
  5. Tikhomirov VV. Quantitative theory of channeling particle diffusion in transverse energy in the presence of nuclear scattering and direct evaluation of dechanneling length. European Physical Journal C. 2017;77:483. DOI: 10.1140/epjc/s10052-017-5060-x.
  6. Tikhomirov VV. Quantum features of high-energy particle incoherent scattering in crystals. Physical Review Accelerators and Beams. 2019;22(5):054501. DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.22.054501.
  7. Ter-Mikaelian ML. High-energy electromagnetic processes in condensed media. New York: Wiley; 1972. 457 p.
  8. Tikhomirov VV, Bandiera L, Guidi V, Mazzolari A, Sytov A. Incoherent scattering reduction in crystals. Proceedings of the 37 th International Symposium on Dynamical Properties of Solids. 2019;26(1):29. DOI: 10.3390/proceedings2019026029.
  9. Landau LD, Lifshitz EM. Kvantovaya mekhanika. Nerelyativistskaya teoriya [Quantum Mechanics. Non-relativistic theory]. Moscow: Nauka; 1974. 752 p. (Teoreticheskaya fzika; tom 3). Russian.
  10. Tikhomirov VV. Simulation of multi-GeV electron energy losses in crystals. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 1989;36(3):282–285. DOI: 10.1016/0168-583X(89)90670-8.
  11. Biryukov VM, Chesnokov YA, Kotov VI. Crystal channeling and its application at high-energy accelerators. Berlin: Springer; 2010. 219 p. (Accelerator Physics). DOI: 10.1007/978-3-662-03407-1.
  12. Prudnikov AP, Brychkov YuA, Marichev OI. Integraly i ryady. Tom 1. Elementarnye funktsii [Integrals and series. Volume 1. Elementary functions]. Moscow: Fizmatlit; 2002. 632 p. Russian.
Опубликован
2020-01-31
Ключевые слова: высокие энергии, релятивистская квантовая механика, каналирование частиц в кристаллах, дипольный момент, рассеяние частиц ядрами, когерентное рассеяние, некогерентное рассеяние
Поддерживающие организации Автор признателен за помощь при обсуждении доктору физико-математических наук, профессору, заслуженному деятелю науки Республики Беларусь Владимиру Григорьевичу Барышевскому, а также доктору Ксавье Артру (Лионский университет им. Клода Бернара, Франция), доктору физико-математических наук, профессору Султану Дабагову (Национальная лаборатория Фраскати, Рим, Италия; Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ») и доктору Андреа Маццолари (университет г. Феррары, Италия).
Как цитировать
Тихомиров, В. В. (2020). Некогерентное рассеяние ультрарелятивистских частиц на ядрах при плоскостном каналировании. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 1, 83-94. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-1-83-94
Выпуск
№ 1 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика ядра и элементарных частиц

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).