Метод эквивалентных фотонов для модулированного пучка электронов

  • Илья Давыдович Феранчук Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-0476-8634
  • Олег Дмитриевич Скоромник Педагогический университет г. Хошимина, ул. Ан Зыонг Выонг, 280, район 5, г. Хошимин, Вьетнам
  • Куанг Шан Нгуен Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-24-31

Аннотация

Показано, что собственное электромагнитное поле периодически модулированного по плотности сгустка ультрарелятивистских электронов можно рассматривать как пучок эквивалентных фотонов (псевдофотонов), направленный вдоль скорости электронов. Спектр псевдофотонов включает как некогерентный вклад, пропорциональный числу электронов в сгустке, так и когерентную составляющую, которая имеет острый максимум на частоте модуляции. Метод эквивалентных фотонов может быть использован для описания взаимодействия сгустка электронов с кристаллом, которое приводит к генерации когерентного параметрического рентгеновского излучения от модулированных сгустков, выходящих из ондулятора рентгеновского лазера на свободных электронах. Это дает возможность получения импульсов рентгеновского излучения, направленных под большим углом к скорости электронов, где интенсивность фонового излучения существенно уменьшена. Определены условия, при которых спектрально-угловые характеристики распределения когерентных псевдофотонов могут быть сравнимы с аналогичными величинами для импульсов рентгеновского лазера.

Биографии авторов

Илья Давыдович Феранчук, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор физико-математических наук, профессор; профессор кафедры теоретической физики и астрофизики физического факультета

Олег Дмитриевич Скоромник, Педагогический университет г. Хошимина, ул. Ан Зыонг Выонг, 280, район 5, г. Хошимин, Вьетнам

кандидат физико-математических наук; старший научный сотрудник группы компьютерной физики.

Куанг Шан Нгуен, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры теоретической физики и астрофизики физического факультета. Научный руководитель – И. Д. Феранчук.

Литература

  1. Huang Z, Kim K-J. Review of X-ray free-electron laser theory. Physical Review Accelerators and Beams. 2007;10:034801. DOI: 10.1103/PhysRevSTAB.10.034801.
  2. Skoromnik OD, Baryshevsky VG, Ulyanenkov AP, Feranchuk ID. Radical increase of the parametric X-ray intensity under condition of extremely asymmetric diffraction. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2017;412:86–92. DOI: 10.1016/j.nimb.2017.09.013.
  3. Akhiezer AI, Berestetsky VB. Kvantovaya elektrodinamika [Quantum electrodynamics]. Moscow: Nauka; 1969. 623 p. Russian.
  4. Ter-Mikaelian ML. High-energy electromagnetic processes in condensed media. New York: Wiley; 1972. 457 p.
  5. Berestetsky VB, Lifshitz EM, Pitaevsky LP. Relyativistskaya kvantovaya teoriya. Chast’1 [Relativistic quantum theory. Part 1]. Мoscow: Nauka; 1968. 479 p. Russian.
  6. Adams BW, Christian B, Cavaletto SM, Evers J, Harman Z, Keitel CH, et al. X-ray quantum optics. Journal of Modern Optics. 2013;60(1):2–21. DOI: 10.1080/09500340.2012.752113.
  7. Feldhaus J, Krikunova M, Meyer M, Moller Th, Moshammer R, Rudenko A, et al. AMO science at the FLASH and European XFEL free-electron laser facilities. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2013;46(16):164002. DOI: 10.1088/0953-4075/46/16/164002.
  8. Skoromnik O, Feranchuk I, Lu DV. Parametric X-ray radiation in the Smith – Purcell geometry for non-destructive beam diagnostics. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 2019;444: 125–134. DOI: 10.1016/j.nimb.2019.01.003.
  9. Furs AN. The electromagnetic field potentials of an arbitrary charge and current distribution in Coulomb gauge. Journal of the Belarusian State University. Physics. 2017;1:43–51. Russian.
  10. Benediktovitch A, Majety VP, Rohringer N. Quantum theory of superfluorescence based on two-point correlation functions. Physical Review A. 2019;99:013839. DOI: 10.1103/PhysRevA.99.013839.
Опубликован
2020-10-07
Ключевые слова: самомодуляция пучка электронов, когерентное рентгеновское излучение в лазерах на свободных электронах, параметрическое рентгеновское излучение
Как цитировать
Феранчук, И. Д., Скоромник, О. Д., & Нгуен, К. Ш. (2020). Метод эквивалентных фотонов для модулированного пучка электронов. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 3, 24-31. https://doi.org/10.33581/2520-2243-2020-3-24-31
Выпуск
№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Физика электромагнитных явлений

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).