Szokolov-Ternov hatás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2019. július 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .

A Sokolov-Ternov-effektus az elektron- vagy pozitronnyaláb önpolarizációjának hatása mágneses térben szinkrotronsugárzással . A. A. Szokolov és I. M. Ternov jósolta 1963 -ban [1] .

Elmélet

A mágneses térben lévő elektron lehet a mágneses térrel párhuzamos (" pörgés fel") vagy antiparallel ("pörgés le") spinállapotban (feltéve, hogy a mágneses tér felfelé van). A felpörgés állapotának kevesebb energiája van, mint a felpörgető állapotnak. Egy elméleti számítás azt mutatta, hogy a szinkrotronsugárzás hatására a "spin down" állapotba való átmenet valószínűsége valamivel nagyobb, mint a "spin up" állapotba. Ennek eredményeként egy tárológyorsító komplexumban mozgó, kezdetben polarizálatlan elektronsugár kellően hosszú idő elteltével a mágneses térrel ellentétes irányú spinnel polarizált állapotba kerül. A polarizáció nem teljes; az időtől való függését a képlet írja le

\xi (t)=A\left(1-e^{-t/\tau }\right),

ahol a polarizáció határfoka (92,4%) és a jellemző relaxációs idő egyenlő $A=8{\sqrt {3}}/15\approx 0{,}924$ $\tau$

\tau ={\frac {8\hbar ^{2}}{5{\sqrt {3}}mce^{2}}}\left({\frac {mc^{2}}{E} }\jobbra)^{2}\left({\frac {H_{0}}{H}}\jobbra)^{3}.

Itt és az elektron tömege, töltése és a fénysebesség; Gs a Schwinger-mező , a mágneses térerősség, az elektronenergia. $m$ $e$ $c$ $H_{0}\kb. 4{,}41\szer 10^{13}$ $H$ $E$

A polarizáció határértéke, amely kisebb, mint az egység , a spin és az orbitális szabadságfokok közötti energiacsere miatt adódik, amely lehetővé teszi a „spin-up” állapotba való átmenetet (25,25-szer kisebb valószínűséggel). mint a „spin down” állapotba). $A$

A jellemző relaxációs idő percek vagy órák. Ezért a kellően erősen polarizált nyaláb előállításához hosszú időre van szükség, és gyakorlatilag tárológyűrűket használnak, amelyek lehetővé teszik az elektronnyaláb órákig történő tárolását.

A hatás a pozitronok polarizációját is leírja , azzal a különbséggel, hogy egy pozitron esetében a "pörgés" állapot kevesebb energiával rendelkezik, mint a "spin down" állapot. Ennek eredményeként a pozitronnyaláb olyan állapotba kerül, amelynek spinje a mágneses térrel azonos irányú.

Kísérleti felfedezés

1971 - A Nukleáris Fizikai Intézet SB RAS (első megfigyelés), VEPP-2 gyorsító-tároló komplexumot alkalmaztak , 625 MeV.
1971 - Orsay (Franciaország), ACO tárológyűrűt , 536 MeV-ot használtak.
1975 - SLAC , Stanford (USA), SPEAR tárológyűrűt , 2,4 GeV-ot használtak.
1980 - DESY , Hamburg (Németország), PETRA gyorsítót , 15,2 GeV-t használtak.

Alkalmazás

Lehetővé teszi polarizált elektronsugarak előállítását további kísérletekhez. Előnyök [2] :

lehetővé teszi egyszerre nagy energiájú polarizált nyalábok előállítását (valójában több száz MeV energiától kezdve hatékony);
a polarizációs folyamat nem változtatja meg a nyaláb tulajdonságait (intenzitás, paraméterek terjedése stb.), ami előnyösen megkülönbözteti például a polarizált nyalábok szórással történő előállítási módszerétől;
Az elektronok és a pozitronok bármely adott energiánál polarizálhatók, ami kiküszöböli a polarizált részecskék felgyorsításának nagyon nehéz problémáját.

Diploma

Sokolov A. A. és Ternov I. M. (1973). Oklevél "Az elektronok sugárzási önpolarizációjának hatása mágneses térben" című tudományos felfedezésért , amely 1973. augusztus 7-én került be a Szovjetunió Állami Felfedezések Nyilvántartásába 131. számmal, 1963. június 26-i elsőbbség (Bulletin of felfedezések és találmányok, 47. kötet) [3] .

Felfedezési képlet: „A relativisztikus elektronok és pozitronok mágneses térben (például tárológyűrűkben ) való mozgása során a szinkrotronsugárzás kvantumfluktuációi miatti polarizációjának korábban ismeretlen jelenségét állapították meg” [4] .

Jegyzetek

↑ Sokolov A. A., Ternov I. M. {{{title}}} // A Szovjetunió Tudományos Akadémiájának jelentései : folyóirat. - 1963. - T. 153 . - S. 1053 . (Orosz)
↑ Bayer V.N. Elektronok sugárzási polarizációja tárológyűrűkben (angol) // Uspekhi fizicheskikh nauk : Journal. - Orosz Tudományos Akadémia , 1971. - Vol. 105 . - 441. o .
↑ Tudományos felfedezések Oroszországban.
↑ RAS: Új könyvek és felfedezések – 1973

Irodalom

Bagrov V. G. Kvantumhatások a szinkrotronsugárzásban , 6. rész.
Sokolov AA és Ternov IM (1964): "A polarizáció és a pörgés hatásairól a szinkrotronsugárzás elméletében". Sov. Phys. Dokl. 8 :1203.
Kessler J. (1985): Polarizált elektronok. 2. kiadás. Berlin: Springer. rész 6.2.
Sokolov AA és Ternov IM (1986): Relativisztikus elektronok sugárzása. New York: American Institute of Physics Translation Series. Szerkesztette: CW Kilmister. ISBN 0-88318-507-5 . 21.3 rész (elmélet) és 27.2 rész (kísérlet).