www.wikidata.uk-ua.nina.az

Синхротронне випромінювання Сюди перенаправляється запит Магнітогальмівне випромінювання На цю тему потрібна окрема стат

Синхротронне випромінювання

Сюди перенаправляється запит «Магнітогальмівне випромінювання». На цю тему потрібна окрема стаття.

Синхротро́нне випромі́нювання — випромінювання електромагнітних хвиль релятивістськими зарядженими частинками, що рухаються криволінійною траєкторією, тобто мають складову прискорення, перпендикулярну швидкості.
Синхротронне випромінювання виникає в синхротронах, накопичувальних кільцях прискорювачів, при русі заряджених частинок через ондулятор (останнє, разом з іншими випадками, коли частинка рухається у змінному магнітному полі, іноді виділяють в окремий тип — ондуляторне випромінювання, або згибне випромінювання). Частота такого випромінювання може охоплювати дуже широкий спектральний діапазон, від радіохвиль, до рентгенівського випромінювання.

Схематична діаграма утворення синхротронного випромінювання при закручуванні зарядженої частинки в полі магніту.
Схема утворення синхротронного випромінювання в ондуляторі.

Завдяки синхротронному випромінюванню прискорювачі заряджених частинок стали використовуватися як потужні джерела світла, особливо в тих частотних діапазонах, де створення інших джерел, наприклад, лазерів, пов'язано з труднощами.

Поза земними умовами синхротронне випромінювання утворюється деякими астрономічними об'єктами (наприклад, нейтронними зорями, лацертидами). Воно має особливий, нетепловий частотний розподіл та особливості поляризації.

Відмінності від циклотронного випромінювання Редагувати

Синхротронне випромінювання — частковий випадок магнітогальмівного випромінювання. Магнітогальмівне випромінювання нерелятивістських заряджених частинок називають циклотронним. Особливістю синхротронного випромінювання є те, що воно, переважно, розповсюджується в напрямку руху електрона, тобто, по дотичній до траєкторії його руху («прожекторний ефект»), тоді як циклотронне випромінення розповсюджується по всій площині, перпендикулярній до траєкторії руху. Через ефект Доплера, його частота є значно вищою ніж у циклотронного (іншим аспектом зміщення є те, що лінії високих гармонік спектру знаходяться дуже близько, тому він майже неперервний, на відміну від циклотронного). Також, синхротронне випромінювання сильно поляризоване.

Властивості Редагувати

Інтенсивність Редагувати

Загальна інтенсивність магнітогальмівного випромінювання при русі зарядженої частинки по колу в магнітному полі дається формулою

де  — інтенсивність,  — електричний заряд частинки,  — її маса,  — швидкість,  — магнітна індукція,  — швидкість світла.

У релятивістському випадку, коли швидкість частинки близька до швидкості світла, знаменник швидко зростає, й інтенсивність синхротронного випромінювання стає пропорційною квадрату енергії, на відміну від пропорційності енергії для нерелятивістського циклотронного випромінювання:

де E — енергія частинки.

У випадку електрона, за один оберт випромінюється енергія , де енергія вимірюється в ГеВ, а радіус траєкторії — в метрах.

Кутовий розподіл Редагувати

Порівняння розповсюдження циклотронного і синхротронного випромінювання

Синхротронне випромінювання дуже анізотропне. При русі частинки по колу в прискорювачі воно в основному зосереджене в площині орбіти, при застосуванні ондулятора — спрямоване в основному вперед у напрямку руху частинки. Кутове відхилення не перевищує

де  — енергія частинки( для ультрарелятивістських частинок).

Для прикладу, електрон з енергією 2 ГеВ випромінює в конусі з кутом при вершині 50 кутових секунд.

Спектр Редагувати

Спектр синхротронного випромінювання (логаріфмічна шкала)

Частотний спектр випромінювання є лінійчастим, з частотами , де  — частота обертання частинки (циклотронна частота), проте максимум випромінювання припадає на високі гармоніки:

де лінії спектру розташовані дуже густо, тому можна казати про квазінеперервність спектру.

Загальна формула, що виражає інтенсивність випромінювання залежно від частоти, така:

,

де критична частота дорівнює

а  — функція Макдональда (модифікована функція Бесселя другого роду[ru])

У випадку, коли n значно менше , інтенсивність випромінювання дорівнює

а у випадку значно більших n:

Імпульсність Редагувати

Сторонній спостерігач бачить випромінювання лише коли частинка рухається прямо на нього. Через це він не може сприймати його весь час, але фіксує окремі імпульси з частотою, що дорівнює частоті обертання частинки. Тривалість кожного імпульсу дорівнює:

у випадку, якщо спостерігач перебуває в площині обертання частинки.

Поляризація Редагувати

Випромінювання лінійно поляризоване у площині обертання частинки. Випромінювання, що спрямоване вище або нижче площини обертання є право- і лівоеліптично поляризованим відповідно. Випромінювання, що спрямоване перпендикулярно до площини обертання має кругову поляризацію, проте інтенсивність випромінювання на великих кутах спадає експоненційно.

Історія Редагувати

У 1895 році Вільгельм Конрад Рентген відкрив випромінювання, назване пізніше його іменем. У 1897 році Джозеф Томсон відкрив електрон. Того ж року Джозеф Лармор показав, що частинки що прискорюються випромінюють електромагнітні хвилі, а вже у 1898 році Альфред-Марі Ліенар описав випромінювання частинки, що рухається по колу — прообраз синхротрона.

У 1907 році Джордж Шотт[en], розробляючи теорію спектрів, вивів формули, що описували випромінювання електрона при обертанні на релятивістських швидкостях. На жаль, у своїй роботі Шотт не враховував квантові ефекти, тому вона не була придатна для основної своєї цілі — пояснення атомних спектрів, а тому не стала відомою, проте формули кутового розподілу випромінювання виявилися вірними для випадку макроскопічного обертання.

У 1944 році Дмитро Іваненко і Ісак Померанчук а також, незалежно від них, Джуліан Швінгер вивели рівняння, що описують випромінювання частинок у бетатроні і визначили максимальну енергію, що може бути досягнена в ньому. У 1946 році експерименти Джона Блюітта підтвердили їх висновки по втраті енергії електронами у бетатроні, проте безпосередньо випромінювання не було зафіксовано, оскільки не було враховано зміщення спектру випромінювання у область високих частот.

27 квітня 1947 року Герберт Полок, Роберт Ленгмюр, Франк Елдер і Анатолій Гуревич, працюючи з синхротроном у лабораторії General Electric у Скенектаді, штат Нью-Йорк, через прозоре вікно, що було зроблено у кожусі синхротрона для спостереження за можливими проблемами з електрообладнанням, помітили видиме світло, що випромінювалося пучком електронів. Це явище було неочікуванним і було помічено випадково. Після дослідження його співвіднесли з передбаченим Померанчуком і Іваненко випромінюванням релятивістських електронів.

У 1949 році Джон Болтон зафіксував синхротронне випромінювання від деяких астрономічних об'єктів (Крабоподібна туманність, галактика Центавр A, та інші).

Джерела випромінювання Редагувати

Штучні Редагувати

Станом на 2022 рік у світі налічували понад 50 джерел синхротронного випромінювання (враховуючи ті, що будуються). Найбільше — у США (9) і Японії (8).

Усі джерела умовно поділяли на три покоління. Принципова схема усіх них є подібною, проте енергетичні масштаби відрізняються на порядки. За 50 років, що минули після перших експериментів, яскравість джерел синхротронного випромінювання кожні десять років збільшувалася в тисячу разів (усереднено).

Перше покоління Редагувати

Першими джерелами синхротронного випромінювання були прискорювачі високих енергій — синхротрони й бетатрони —, які не призначалися для його генерації. Випромінювання в них було паразитним ефектом, який ускладнював роботу прискорювачів. Такі джерела застосовували в перших експериментах над синхротронним випромінюванням у 1950-х і 1960-х роках.

Друге покоління Редагувати

Схема синхротрона. Кожен відрізок, на якому відбувається поворот пучка, суміщений із вікном, через яке виходить випромінювання

Після того, як застосування синхротронного випромінювання стало зрозумілим, почали будувати накопичувальні кільця, спеціально призначені для його створення, так звані «фабрики фотонів». Вони побудовані таким чином, щоб зберігати пучок електронів довгий час. Для цього в них підтримують вакуум високого ступеню й застосовують спеціальні магніти (квадрупольні й секступольні[en]), що не дозволяють пучку розширюватися.

Третє покоління Редагувати

Третє покоління джерел відрізняється вбудованими на прямолінійних ділянках вігглерами й ондуляторами — елементами, що генерують сильне змінне магнітне поле, і при потраплянні всередину них пучка електронів — синхротронне випромінювання високої спектральної яскравості. Такі накопичувальні кільця підтримують можливість багаторазової інжекції електронів у пучок, що дозволяє підтримувати його стабільним практично необмежений час.

Природні Редагувати

Особливістю природних джерел синхротронного випромінювання є широкий розподіл енергій заряджених частинок (протонів, електронів та ядер важчих елементів), що проходять через магнітне поле. Зазвичай, енергія космічних променів має ступеневий розподіл (показник ступеню в середньому дорівнює -3), тому сумарний спектр випромінювання набуває іншої форми — також ступеневої, . Величину називають спектральним індексом випромінювання. Іншим аспектом є самопоглинання випромінювання потоком частинок, через яке в спектрах спостерігається «завал» на низьких частотах (вони поглинаються краще, ніж високі). Також, частинки, що випромінюють, можуть рухатись у розрідженій плазмі, що також сильно змінює розподіл інтенсивності випромінювання (ефект Разіна-Цитовича).

Іншою важливою особливістю астрономічних джерел синхротронного випромінювання є те, що часто частинки рухаються у змінному магнітному полі. Магнітне поле галактик є дуже слабким, тому радіуси руху ультрарелятивістських частинок становлять сотні астрономічних одиниць і більше. Структура магнітного поля галактики є заплутаною, через що рух частинок у ньому нагадує броунівський. Магнітне поле менших об'єктів, таких як нейтронні зорі, має більшу напруженість, проте значно меншу просторову протяжність.

Можна виділити такі джерела космічного синхротронного випромінювання:

  • Ядра активних галактик. Такі структури виявлено в квазарах та багатьох радіогалактиках.
  • «Радіобульбашки» або «лоби»(англ. lobes) — великомасштабні структури (їх розміри досягають 4 МПк), наповнені газом, що зазвичай розташовані симетрично навколо галактики або квазару. У нашій Галактиці існують подібні об'єкти — бульбашки Фермі.
  • Релятивістські струмені, або джети — довгі (до 300 тисяч світлових років) струмені газу, що вириваються з галактичних ядер.
  • Нейтронні зорі — напруженість електричного поля біля поверхні цих компактних зір досягає 6×1010 В/см, тому частинки в ньому швидко розганяються до релятивістських швидкостей і починають взаємодіяти з надзвичайно сильним магнітним полем зорі. Фотони, що народжуються під час цієї взаємодії, є одним з основних каналів втрати нейтронною зорею енергії обертання.
  • Залишки наднових. Вибух наднової прискорює частинки, а ударна хвиля в міжзоряному газі стискає його й створює зону підсиленого магнітного поля. У молодих туманностях світять частинки, прискорені надновою, а в старіших — високоенергетичні космічні промені.

Тимчасові явища, що супроводжуються синхротронним випромінюванням, можуть спостерігатися на Сонці, а також на планетах-гігантах (Юпітері і Сатурні).

Примітки Редагувати

  1. Фетисов, 2007, с. 97.
  2. Формули на цій сторінці записані в системі СГС (СГСГ). Для перетворення в Міжнародну систему величин (ISQ) дивись Правила переводу формул із системи СГС в систему ISQ.
  3. Ландау, Лифшиц, 1974, с. 256.
  4. ↑ Ландау, Лифшиц, 1974, с. 258.
  5. Синхротронное излучение (Synchrotron Radiation)(рос.)
  6. Фетисов, 2007, с. 96.
  7. ↑ Ландау, Лифшиц, 1974, с. 259.
  8. Synchrotron light [ 2016-03-31 у Wayback Machine.](англ.)
  9. HISTORY of SYNCHROTRON RADIATION(англ.)
  10. On the Maximal Energy Attainable in a Betatron(англ.)
  11. Синхротронное излучение(рос.)
  12. The evolution of adedicated synchrotronlight source [ 2017-08-09 у Wayback Machine.](англ.)
  13. Radiation from Electrons in a Synchrotron(англ.)
  14. Synchrotron radiation, a basis of modern astrophysics(англ.)
  15. Light sources of the world(англ.)
  16. ↑ Константин Золотарев, Павел Пиминов (2015). Синхротронное излучение в ИЯФ: формула успеха. Наука из первых рук (2(62)). Процитовано 5 грудня 2022. (рос.)
  17. ↑ Синхротронное излучение в нанотехнологиях(рос.)
  18. ↑ Космические лучи и синхротронное излучение(рос.)
  19. Синхротронное излучение(рос.)
  20. Верходанов,Парийский, 2009, с. 40.
  21. ↑ Верходанов,Парийский, 2009, с. 41.
  22. Джет из галактики Pictor A оказался в три раза длиннее Млечного Пути(рос.)
  23. Пульсары(рос.)
  24. Остатки вспышек сверхновых звезд(рос.)
  25. Саган, 2018, с. 320.

Джерела Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Syudi perenapravlyayetsya zapit Magnitogalmivne viprominyuvannya Na cyu temu potribna okrema stattya Sinhrotro nne vipromi nyuvannya viprominyuvannya elektromagnitnih hvil relyativistskimi zaryadzhenimi chastinkami sho ruhayutsya krivolinijnoyu trayektoriyeyu tobto mayut skladovu priskorennya perpendikulyarnu shvidkosti Sinhrotronne viprominyuvannya vinikaye v sinhrotronah nakopichuvalnih kilcyah priskoryuvachiv pri rusi zaryadzhenih chastinok cherez ondulyator ostannye razom z inshimi vipadkami koli chastinka ruhayetsya u zminnomu magnitnomu poli inodi vidilyayut v okremij tip ondulyatorne viprominyuvannya abo zgibne viprominyuvannya Chastota takogo viprominyuvannya mozhe ohoplyuvati duzhe shirokij spektralnij diapazon vid radiohvil do rentgenivskogo viprominyuvannya Shematichna diagrama utvorennya sinhrotronnogo viprominyuvannya pri zakruchuvanni zaryadzhenoyi chastinki v poli magnitu Shema utvorennya sinhrotronnogo viprominyuvannya v ondulyatori Zavdyaki sinhrotronnomu viprominyuvannyu priskoryuvachi zaryadzhenih chastinok stali vikoristovuvatisya yak potuzhni dzherela svitla osoblivo v tih chastotnih diapazonah de stvorennya inshih dzherel napriklad lazeriv pov yazano z trudnoshami Poza zemnimi umovami sinhrotronne viprominyuvannya utvoryuyetsya deyakimi astronomichnimi ob yektami napriklad nejtronnimi zoryami lacertidami Vono maye osoblivij neteplovij chastotnij rozpodil ta osoblivosti polyarizaciyi Zmist 1 Vidminnosti vid ciklotronnogo viprominyuvannya 2 Vlastivosti 2 1 Intensivnist 2 2 Kutovij rozpodil 2 3 Spektr 2 4 Impulsnist 2 5 Polyarizaciya 3 Istoriya 4 Dzherela viprominyuvannya 4 1 Shtuchni 4 1 1 Pershe pokolinnya 4 1 2 Druge pokolinnya 4 1 3 Tretye pokolinnya 4 2 Prirodni 5 Primitki 6 DzherelaVidminnosti vid ciklotronnogo viprominyuvannya RedaguvatiSinhrotronne viprominyuvannya chastkovij vipadok magnitogalmivnogo viprominyuvannya Magnitogalmivne viprominyuvannya nerelyativistskih zaryadzhenih chastinok nazivayut ciklotronnim Osoblivistyu sinhrotronnogo viprominyuvannya ye te sho vono perevazhno rozpovsyudzhuyetsya v napryamku ruhu elektrona tobto po dotichnij do trayektoriyi jogo ruhu prozhektornij efekt todi yak ciklotronne viprominennya rozpovsyudzhuyetsya po vsij ploshini perpendikulyarnij do trayektoriyi ruhu Cherez efekt Doplera jogo chastota ye znachno vishoyu nizh u ciklotronnogo inshim aspektom zmishennya ye te sho liniyi visokih garmonik spektru znahodyatsya duzhe blizko tomu vin majzhe neperervnij na vidminu vid ciklotronnogo 1 Takozh sinhrotronne viprominyuvannya silno polyarizovane Vlastivosti RedaguvatiIntensivnist Redaguvati Zagalna intensivnist magnitogalmivnogo viprominyuvannya pri rusi zaryadzhenoyi chastinki po kolu v magnitnomu poli dayetsya formuloyu 2 3 I 2 e 4 B 2 v 2 3 m 2 c 5 1 v 2 c 2 displaystyle I frac 2e 4 B 2 v 2 3m 2 c 5 1 v 2 c 2 nbsp de I displaystyle I nbsp intensivnist e displaystyle e nbsp elektrichnij zaryad chastinki m displaystyle m nbsp yiyi masa v displaystyle v nbsp shvidkist B displaystyle B nbsp magnitna indukciya c displaystyle c nbsp shvidkist svitla U relyativistskomu vipadku koli shvidkist chastinki blizka do shvidkosti svitla znamennik shvidko zrostaye j intensivnist sinhrotronnogo viprominyuvannya staye proporcijnoyu kvadratu energiyi na vidminu vid proporcijnosti energiyi dlya nerelyativistskogo ciklotronnogo viprominyuvannya I 2 e 4 B 2 v 2 3 m 2 c 3 E 2 m c 2 displaystyle I frac 2e 4 B 2 v 2 3m 2 c 3 left frac E 2 mc 2 right nbsp de E energiya chastinki 4 U vipadku elektrona za odin obert viprominyuyetsya energiya D E 88 E 4 R displaystyle Delta E 88 frac E 4 R nbsp de energiya vimiryuyetsya v GeV a radius trayektoriyi v metrah 5 Kutovij rozpodil Redaguvati nbsp Porivnyannya rozpovsyudzhennya ciklotronnogo i sinhrotronnogo viprominyuvannyaSinhrotronne viprominyuvannya duzhe anizotropne Pri rusi chastinki po kolu v priskoryuvachi vono v osnovnomu zoseredzhene v ploshini orbiti pri zastosuvanni ondulyatora spryamovane v osnovnomu vpered u napryamku ruhu chastinki Kutove vidhilennya ne perevishuye 4 D 8 m c 2 E displaystyle Delta theta frac mc 2 E nbsp de E displaystyle E nbsp energiya chastinki E m c 2 displaystyle E gg mc 2 nbsp dlya ultrarelyativistskih chastinok Dlya prikladu elektron z energiyeyu 2 GeV viprominyuye v konusi z kutom pri vershini 50 kutovih sekund 6 Spektr Redaguvati nbsp Spektr sinhrotronnogo viprominyuvannya logarifmichna shkala Chastotnij spektr viprominyuvannya ye linijchastim z chastotami w H n 1 2 displaystyle omega H n 1 2 nbsp de w H displaystyle omega H nbsp chastota obertannya chastinki ciklotronna chastota prote maksimum viprominyuvannya pripadaye na visoki garmoniki w m a x w H g 3 displaystyle omega max omega H gamma 3 nbsp de g E m c 2 displaystyle gamma left frac E mc 2 right nbsp de liniyi spektru roztashovani duzhe gusto tomu mozhna kazati pro kvazineperervnist spektru 7 Zagalna formula sho virazhaye intensivnist viprominyuvannya zalezhno vid chastoti taka 7 d I 3 e 3 B 2 p m c 2 w w c w w c K 5 3 h d h displaystyle dI frac sqrt 3 e 3 B 2 pi mc 2 frac omega omega c int omega omega c infty K 5 3 eta d eta nbsp de kritichna chastota dorivnyuye w c 3 e B 2 m c E m c 2 2 displaystyle omega c frac 3eB 2mc left frac E mc 2 right 2 nbsp a K n h displaystyle K nu eta nbsp funkciya Makdonalda modifikovana funkciya Besselya drugogo rodu ru U vipadku koli n znachno menshe g 3 displaystyle gamma 3 nbsp intensivnist viprominyuvannya dorivnyuye I n 0 52 e 4 B 2 m 2 c 3 g 2 n 1 3 displaystyle I n 0 52 frac e 4 B 2 m 2 c 3 gamma 2 n 1 3 nbsp a u vipadku znachno bilshih n I n e 4 B 2 n 1 2 2 p m 2 c 3 g 5 2 exp 2 3 n g 3 displaystyle I n frac e 4 B 2 n 1 2 2 sqrt pi m 2 c 3 gamma 5 2 exp left frac 2 3 n gamma 3 right nbsp Impulsnist Redaguvati Storonnij sposterigach bachit viprominyuvannya lishe koli chastinka ruhayetsya pryamo na nogo Cherez ce vin ne mozhe sprijmati jogo ves chas ale fiksuye okremi impulsi z chastotoyu sho dorivnyuye chastoti obertannya chastinki Trivalist kozhnogo impulsu dorivnyuye t R 2 g 3 c displaystyle tau frac R 2 gamma 3 c nbsp u vipadku yaksho sposterigach perebuvaye v ploshini obertannya chastinki Polyarizaciya Redaguvati Viprominyuvannya linijno polyarizovane u ploshini obertannya chastinki Viprominyuvannya sho spryamovane vishe abo nizhche ploshini obertannya ye pravo i livoeliptichno polyarizovanim vidpovidno Viprominyuvannya sho spryamovane perpendikulyarno do ploshini obertannya maye krugovu polyarizaciyu prote intensivnist viprominyuvannya na velikih kutah spadaye eksponencijno Istoriya RedaguvatiU 1895 roci Vilgelm Konrad Rentgen vidkriv viprominyuvannya nazvane piznishe jogo imenem U 1897 roci Dzhozef Tomson vidkriv elektron Togo zh roku Dzhozef Larmor pokazav sho chastinki sho priskoryuyutsya viprominyuyut elektromagnitni hvili a vzhe u 1898 roci Alfred Mari Lienar opisav viprominyuvannya chastinki sho ruhayetsya po kolu proobraz sinhrotrona 8 U 1907 roci Dzhordzh Shott en rozroblyayuchi teoriyu spektriv viviv formuli sho opisuvali viprominyuvannya elektrona pri obertanni na relyativistskih shvidkostyah Na zhal u svoyij roboti Shott ne vrahovuvav kvantovi efekti tomu vona ne bula pridatna dlya osnovnoyi svoyeyi cili poyasnennya atomnih spektriv a tomu ne stala vidomoyu prote formuli kutovogo rozpodilu viprominyuvannya viyavilisya virnimi dlya vipadku makroskopichnogo obertannya 9 U 1944 roci Dmitro Ivanenko i Isak Pomeranchuk a takozh nezalezhno vid nih Dzhulian Shvinger viveli rivnyannya sho opisuyut viprominyuvannya chastinok u betatroni i viznachili maksimalnu energiyu sho mozhe buti dosyagnena v nomu 10 U 1946 roci eksperimenti Dzhona Blyuitta pidtverdili yih visnovki po vtrati energiyi elektronami u betatroni prote bezposeredno viprominyuvannya ne bulo zafiksovano oskilki ne bulo vrahovano zmishennya spektru viprominyuvannya u oblast visokih chastot 11 27 kvitnya 1947 roku Gerbert Polok Robert Lengmyur Frank Elder i Anatolij Gurevich pracyuyuchi z sinhrotronom u laboratoriyi General Electric u Skenektadi shtat Nyu Jork cherez prozore vikno sho bulo zrobleno u kozhusi sinhrotrona dlya sposterezhennya za mozhlivimi problemami z elektroobladnannyam pomitili vidime svitlo sho viprominyuvalosya puchkom elektroniv Ce yavishe bulo neochikuvannim i bulo pomicheno vipadkovo Pislya doslidzhennya jogo spivvidnesli z peredbachenim Pomeranchukom i Ivanenko viprominyuvannyam relyativistskih elektroniv 12 13 U 1949 roci Dzhon Bolton zafiksuvav sinhrotronne viprominyuvannya vid deyakih astronomichnih ob yektiv Krabopodibna tumannist galaktika Centavr A ta inshi 14 Dzherela viprominyuvannya RedaguvatiShtuchni Redaguvati Stanom na 2022 rik u sviti nalichuvali ponad 50 dzherel sinhrotronnogo viprominyuvannya vrahovuyuchi ti sho buduyutsya Najbilshe u SShA 9 i Yaponiyi 8 15 Usi dzherela umovno podilyali na tri pokolinnya Principova shema usih nih ye podibnoyu prote energetichni masshtabi vidriznyayutsya na poryadki Za 50 rokiv sho minuli pislya pershih eksperimentiv yaskravist dzherel sinhrotronnogo viprominyuvannya kozhni desyat rokiv zbilshuvalasya v tisyachu raziv useredneno 16 Pershe pokolinnya Redaguvati Pershimi dzherelami sinhrotronnogo viprominyuvannya buli priskoryuvachi visokih energij sinhrotroni j betatroni yaki ne priznachalisya dlya jogo generaciyi Viprominyuvannya v nih bulo parazitnim efektom yakij uskladnyuvav robotu priskoryuvachiv Taki dzherela zastosovuvali v pershih eksperimentah nad sinhrotronnim viprominyuvannyam u 1950 h i 1960 h rokah 17 Druge pokolinnya Redaguvati nbsp Shema sinhrotrona Kozhen vidrizok na yakomu vidbuvayetsya povorot puchka sumishenij iz viknom cherez yake vihodit viprominyuvannyaPislya togo yak zastosuvannya sinhrotronnogo viprominyuvannya stalo zrozumilim pochali buduvati nakopichuvalni kilcya specialno priznacheni dlya jogo stvorennya tak zvani fabriki fotoniv 17 Voni pobudovani takim chinom shob zberigati puchok elektroniv dovgij chas Dlya cogo v nih pidtrimuyut vakuum visokogo stupenyu j zastosovuyut specialni magniti kvadrupolni j sekstupolni en sho ne dozvolyayut puchku rozshiryuvatisya Tretye pokolinnya Redaguvati Tretye pokolinnya dzherel vidriznyayetsya vbudovanimi na pryamolinijnih dilyankah vigglerami j ondulyatorami elementami sho generuyut silne zminne magnitne pole i pri potraplyanni vseredinu nih puchka elektroniv sinhrotronne viprominyuvannya visokoyi spektralnoyi yaskravosti Taki nakopichuvalni kilcya pidtrimuyut mozhlivist bagatorazovoyi inzhekciyi elektroniv u puchok sho dozvolyaye pidtrimuvati jogo stabilnim praktichno neobmezhenij chas 17 16 Prirodni Redaguvati Osoblivistyu prirodnih dzherel sinhrotronnogo viprominyuvannya ye shirokij rozpodil energij zaryadzhenih chastinok protoniv elektroniv ta yader vazhchih elementiv sho prohodyat cherez magnitne pole Zazvichaj energiya kosmichnih promeniv maye stupenevij rozpodil I E E b displaystyle I E sim E beta nbsp pokaznik stupenyu v serednomu dorivnyuye 3 tomu sumarnij spektr viprominyuvannya nabuvaye inshoyi formi takozh stupenevoyi I n n b 1 2 displaystyle I nu propto nu frac beta 1 2 nbsp 18 Velichinu b 1 2 displaystyle frac beta 1 2 nbsp nazivayut spektralnim indeksom viprominyuvannya Inshim aspektom ye samopoglinannya viprominyuvannya potokom chastinok cherez yake v spektrah sposterigayetsya zaval na nizkih chastotah voni poglinayutsya krashe nizh visoki Takozh chastinki sho viprominyuyut mozhut ruhatis u rozridzhenij plazmi sho takozh silno zminyuye rozpodil intensivnosti viprominyuvannya efekt Razina Citovicha 19 Inshoyu vazhlivoyu osoblivistyu astronomichnih dzherel sinhrotronnogo viprominyuvannya ye te sho chasto chastinki ruhayutsya u zminnomu magnitnomu poli Magnitne pole galaktik ye duzhe slabkim tomu radiusi ruhu ultrarelyativistskih chastinok stanovlyat sotni astronomichnih odinic i bilshe Struktura magnitnogo polya galaktiki ye zaplutanoyu cherez sho ruh chastinok u nomu nagaduye brounivskij 18 Magnitne pole menshih ob yektiv takih yak nejtronni zori maye bilshu napruzhenist prote znachno menshu prostorovu protyazhnist Mozhna vidiliti taki dzherela kosmichnogo sinhrotronnogo viprominyuvannya Yadra aktivnih galaktik Taki strukturi viyavleno v kvazarah ta bagatoh radiogalaktikah 20 Radiobulbashki abo lobi angl lobes velikomasshtabni strukturi yih rozmiri dosyagayut 4 MPk napovneni gazom sho zazvichaj roztashovani simetrichno navkolo galaktiki abo kvazaru 21 U nashij Galaktici isnuyut podibni ob yekti bulbashki Fermi Relyativistski strumeni abo dzheti dovgi do 300 tisyach svitlovih rokiv 22 strumeni gazu sho virivayutsya z galaktichnih yader 21 Nejtronni zori napruzhenist elektrichnogo polya bilya poverhni cih kompaktnih zir dosyagaye 6 1010 V sm tomu chastinki v nomu shvidko rozganyayutsya do relyativistskih shvidkostej i pochinayut vzayemodiyati z nadzvichajno silnim magnitnim polem zori Fotoni sho narodzhuyutsya pid chas ciyeyi vzayemodiyi ye odnim z osnovnih kanaliv vtrati nejtronnoyu zoreyu energiyi obertannya 23 Zalishki nadnovih Vibuh nadnovoyi priskoryuye chastinki a udarna hvilya v mizhzoryanomu gazi stiskaye jogo j stvoryuye zonu pidsilenogo magnitnogo polya U molodih tumannostyah svityat chastinki priskoreni nadnovoyu a v starishih visokoenergetichni kosmichni promeni 24 Timchasovi yavisha sho suprovodzhuyutsya sinhrotronnim viprominyuvannyam mozhut sposterigatisya na Sonci a takozh na planetah gigantah Yupiteri i Saturni 25 Primitki Redaguvati Fetisov 2007 s 97 Formuli na cij storinci zapisani v sistemi SGS SGSG Dlya peretvorennya v Mizhnarodnu sistemu velichin ISQ divis Pravila perevodu formul iz sistemi SGS v sistemu ISQ Landau Lifshic 1974 s 256 a b Landau Lifshic 1974 s 258 Sinhrotronnoe izluchenie Synchrotron Radiation ros Fetisov 2007 s 96 a b Landau Lifshic 1974 s 259 Synchrotron light Arhivovano 2016 03 31 u Wayback Machine angl HISTORY of SYNCHROTRON RADIATION angl On the Maximal Energy Attainable in a Betatron angl Sinhrotronnoe izluchenie ros The evolution of adedicated synchrotronlight source Arhivovano 2017 08 09 u Wayback Machine angl Radiation from Electrons in a Synchrotron angl Synchrotron radiation a basis of modern astrophysics angl Light sources of the world angl a b Konstantin Zolotarev Pavel Piminov 2015 Sinhrotronnoe izluchenie v IYaF formula uspeha Nauka iz pervyh ruk 2 62 Procitovano 5 grudnya 2022 ros a b v Sinhrotronnoe izluchenie v nanotehnologiyah ros a b Kosmicheskie luchi i sinhrotronnoe izluchenie ros Sinhrotronnoe izluchenie ros Verhodanov Parijskij 2009 s 40 a b Verhodanov Parijskij 2009 s 41 Dzhet iz galaktiki Pictor A okazalsya v tri raza dlinnee Mlechnogo Puti ros Pulsary ros Ostatki vspyshek sverhnovyh zvezd ros Sagan 2018 s 320 Dzherela RedaguvatiG Fetisov Sinhrotronnoe izluchenie Metody issledovaniya struktury veshestv M Fizmatlit 2007 672 s ISBN 9785457966543 Landau L D Lifshic E M Teoriya polya Teoreticheskaya fizika M Nauka 1974 T 2 K Sagan Mozg Broka O nauke kosmose i cheloveke M Alpina Pablisher 2018 458 s ISBN 9785001390404 Oleg Verhodanov Yurij Parijskij Radiogalaktiki i kosmologiya M Fizmatlib 2009 304 s ISBN 9785457967557 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Sinhrotronne viprominyuvannya amp oldid 38409533