Abduraimov Samar Mirzasulton o’gli §12. Bitta zarrachaning sinxrotron nurlanishi

Abduraimov Samar Mirzasulton o’gli 

 

§12. Bitta zarrachaning sinxrotron nurlanishi 

 

Faol yadrolar bilan galaktikalarning doimiy emissiyasi elektromagnit spektrning barcha 

sohalarini, radiodan yuqori energiyali nurlarga qadar egallaydi. Uzluksiz spektr hamma joyda 

murakkab shaklga ega, ammo ko'pincha to'lqin uzunligi etarlicha keng bo'lgan oddiy quvvat qonuni 

bilan yaqinlashtirilishi mumkin. Radiatsiya sinchrotron nurlanish kabi elementar jarayonlarning 

natijasidir, uning ustiga tarqalish, yutilish va qayta nurlanish kiradi. Bu erda biz sinchrotron 

nurlanish jarayonini qisqacha tavsiflaymiz. 

 

Sinxrotron nurlanishi relyativistik elektron magnit maydon tomonidan tezlashganda 

chiqariladi. Ma'lumki, radioaktivlik radioaktivligi va radio kvazaralarida qayd etilgan radioaktiv 

emissiya, ba'zida boshqa nurlanish va singdirish jarayonlariga ta'sir qiluvchi sinchrotron 

xususiyatiga ega. Boshqa spektral diapazonda qayd etilgan ba'zi oqimlar ham sinchrotron tipidagi 

holatlarga ega. 

 

Zaryadlangan zarraning magnit maydonidagi vertikal (spiral) harakati. Parcha relyativistik 

bo'lganda, tezlashtirilgan harakat tufayli nurlanish tor konusda chiqariladi, uning o'qi tezlik tezlik 

vektoriga to'g'ri keladi va uning ochiq burchagi 1 / γ dir. 

 

Klassik elektrodinamikadagi B intensivligining magnit maydonidagi zaryadlangan zarraning 

harakati Lorents kuchining tenglamasi bilan tavsiflanadi: 





 

B

v

c

e

v

m

γ

dt

d















 

bu erda e va m - zarraning zaryad va dam olish massasi, tezlik va γ = (1 - v2 / s2) –1/2 Lorents 

faktori, v tezlikning mutlaq qiymati. Tezlanish tezlikka perpendikulyar va shuning uchun v va 

Lorents faktor γ doimiydir. B magnit maydoni yo'nalishi bo'yicha zaryadlangan zarrachaga hech 

qanday kuch ta'sir qilmaydi va shuning uchun unga parallel bo'lgan tezlik komponenti v ׀׀ 

doimiydir. V doimiy bo'lganligi sababli, tezlik tarkibiy qismining magnit maydoniga perpendikulyar 

bo'lgan kattaligi ham doimiydir: 

 

 

constant

v

v

v

2

||

2









Aylana chastotasi, ya'ni normal B tekislikdagi orbitaning proektsiyasining chastotasi: 

 

c

m

π

2

B

e

ν

g















 

Tezlashtirilgan relyativistik zaryadlangan zarracha tomonidan chiqarilgan umumiy quvvat: 

 





2

4

2

2

2

||

3

2 e

P

a

a

3 c















 

Bunda perpendikulyar va parallel ravishda magnit maydoniga parallel bo'lgan tezlashtirish 

komponentlari. Sinxrotron harakati uchun (1) va a || tenglamasidan kelib chiqqan holda = 0, 

shuning uchun a┴ = 2 • π • νg • v • sina, bu erda a - tezlik va magnit maydon orasidagi burchak. 

Keyin radiatsiya kuchi 

2

2

2

2

2

2

0

0

2

2

e

v

P

r c

B sin

,

r

,

3

mc

c

 











 

Rasmda ko'rsatilgandek, bu energiya tez tezlik vektoriga to'g'ri keladigan o'q atrofida ~ 1 / of 

burchakka ega bo'lgan tor konusda chiqariladi. Bundan tashqari, bu nurlanish qutblangan. 

Radiatsiya kuchi P ~ m - 2 dir, shuning uchun elektr neytral plazmasidan sinxrotron nurlanishi 

asosan elektronlar ta'sirida bo'ladi. Keyin ro - elektronning klassik radiusi. Nurlantiruvchi 

elektron energiyani dE / dt = - P ~ E2B2┴ tezligida yo'qotadi. Doimiy magnit maydon bilan 

ushbu ifodani to'g'ridan-to'g'ri integratsiyasi E funktsiyasini t funktsiyasi sifatida beradi va 

elektronning energiyasining yarmini yo'qotadigan vaqtni topishga imkon beradi: 

 

лет

1GeV

E

G

1

B

10

8.5

E

B

1

α

sin

2e

c

3m

t

2

9

2

2

4

7

4

1/2

















































 

 

yoki aylanma chastota birligida 

 

1/2

3/2

1/2

5 9

8

Ñ

1/2

7

3

3/2

1/2

Ñ

ν

B

27m c

1

t

3.7 10

ëåò

16π

e sin

B ν

1 G

1GHz





















































 

 

 

 

 

 

 

 

Agar elektron relativativ bo'lmagan bo'lsa (γ ~ 1), u chastota bilan siklotron 

nurlanishini chiqaradi. Tezlik oshgani sayin yuqori harmonikalar spektrga ta'sir qila boshlaydi. 

Tezlik nisbiy bo'lganda, γ ortadi va aylanish chastotasi kamayadi, chunki. Relyativistik 

harakatning muhim ta'siri shundaki, nurlanish tor konusda to'plangan bo'lib, uning o'qi 

yo'nalishiga to'g'ri keladi va uning yarim burchagi θ ~ 1 / γ dir. Elektron magnit maydon atrofida 

aylanib yurganda, ko'rish chizig'i tasodifan konusni kesib o'tgan kuzatuvchi aylanish chastotasining 

Dopler siljishiga teng bo'lgan pulslarni ko'radi. 

 





2

g

2

g

g

sin

ν

(v/c)cos

-

1

ν

ν'





 

 

Impuls kenglik Δt ko'rish chizig'idan konusni to'liq kesib o'tish uchun zarur bo'lgan vaqtga va juda 

relativistik holatda berilgan. 

sinα

ν

2π

1

Δt

g

3





 

 

Bunday nurlanishning chastota spektri bir qator keskin tepaliklardan va ~ 1 / (2πΔt) uzilish bilan 

ularning harmonikasidan iborat. Large ning katta qiymatlari uchun, harmonikalar juda yaqin 

joylashgan va boshqa tomondan, zarralar ansambli nurlanishini ko'rib chiqishda har bir 

harmonikaning chastotasi kengayadi. Shunday qilib spektr kritik chastotada maksimal bilan doimiy 

bo'ladi 

 

MHz

1GeV

E

G

1

B

16.1

mc

E

4ππm

3eBsin α

ν

2

2

2

c















































 

 

Radiatsiyalangan quvvatni (ya'ni, birlik chastotalar oralig'ida birlik vaqtiga radiatsiya qilingan 

energiya), chastota funktsiyasi sifatida, sinchrotron pulslarining elektr maydonini Furie aylanishi 

orqali olish mumkin. 

 

2

c

2

3

ν

ν

F

mc

Bsinα

e

 

3

 

ν)

P(E,















 

 

bu erda F funktsiyasi quyidagicha aniqlanadi: 

 

 







x

5/3

K

x

F(x)





d

 

 

 



5/3

K

 

- 5/3-tartibli  modifikasiyalashtirilgan Bessel  funktsiyasi.