Теоретически рассмотрены два резонансных процесса КЭД (квантовой электродинамики) второго порядка по постоянной тонкой структуры в сильном поле внешней электромагнитной волны, в которых генерируются высокоэнергичные узкие пучки гамма-квантов. Резонансное протекание процесса КЭД во внешнем поле означает выход промежуточной частицы (электрона или позитрона) на массовую поверхность.

Первый процесс КЭД - это резонансное спонтанное тормозное излучение при рассеянии ультрарелятивистских электронов с энергиями порядка 100 ГэВ на ядрах в сильном электромагнитном поле с интенсивностями до 10²⁶ Вт/см². Изучены случаи, когда энергия начальных ультрарелятивистских электронов может перейти в энергию конечных гамма-квантов. Показано, что резонансные дифференциальные сечения с одновременной регистрацией угла вылета и энергии спонтанного гамма-кванта, а также небольшого количества поглощенных фотонов волны могут превышать соответствующие нерезонансные сечения на 18 порядков величины.

Второй процесс КЭД - это резонансный обратный эффект Комптона (рассеяние ультрарелятивистских электронов с энергиями порядка 100 ГэВ на гамма-квантах значительно меньших энергий) в сильном поле рентгеновской волны с интенсивностями вплоть до 10²⁷ Вт/см². Подробно изучена резонансная кинематика для трех возможных каналов реакции. Показана существенная зависимость резонансной энергии конечных частиц и резонансных сечений от углов вылета конечного гамма-кванта, количества поглощенных и испущенных фотонов волны, а также характерных квантовых параметров задачи. Получена однозначная зависимость между углами вылета конечных электронов и гамма-квантов, которая качественно отличает резонансный процесс от нерезонансного. Изучены случаи, когда энергия начальных ультрарелятивистских электронов, значительно превышающая энергию начальных гамма-квантов, может перейти в энергию конечных гамма-квантов. При этом, резонансное дифференциальное сечение такого процесса может значительно (до пяти порядков величины) превышать соответствующее нерезонансное сечение. Данные теоретические исследования предсказывают ряд новых физических эффектов, а также могут объяснить потоки высокоэнергетичных гамма-квантов в астрофизике.

Литература

1. S. P. Roshchupkin, A. V. Dubov, V. V. Dubov, and S. S. Starodub, "Fundamental physical features of resonant spontaneous bremsstrahlung radiation of ultrarelativistic electrons on nuclei in strong laser fields," New Journal of Physics 24, 13020 (2022).
2. S.P. Roshchupkin, A.V. Dubov, and S.S. Starodub, "The possibility of creating narrow beams of high-energy gamma quanta in the process of resonant spontaneous bremsstrahlung radiation of ultrarelativistic electrons on nuclei in strong electromagnetic fields", Physica Scripta 97, 105302 (2022).
3. S.P. Roshchupkin, S.B. Makarov. "Generation of narrow beams of super high-energy gamma quanta in the resonant inverse Compton-effect in the field of a strong X-ray wave". Photonics, 2024 (in print). arXiv:2403.15519

Страница создана 25 апреля 2024 г.