Cascade electromagnetice.
Particulele cu energie mare, când intră într-un câmp electromagnetic intens, încep să participe la reacții cuantice. Cel mai adesea, acestea sunt reacții apărute în cadrul electrodinamicii cuantice. De exemplu, un electron care se deplasează într-un câmp electric intens poate emite un foton de energie înaltă - un cuantic al razelor gamma. Un foton se poate dezintegra, dând naștere unei perechi de electroni-pozitivi.
Aceste procese mai simple stau la baza unui fenomen cum ar fi o cascadă cuantică electrodinamică (sau electromagnetică). Imaginați-vă un electron care are o energie înaltă (ceea ce înseamnă că se mișcă cu o viteză apropiată de viteza luminii), care zboară în regiunea unui câmp electromagnetic intens. Mutarea pe câmp începe să emită fotoni, care, la rândul lor, se descompun în perechi de electroni-pozitivi. Nucleul electronic și pozitronii sunt din nou capabili să emită fotoni, ceea ce duce la nașterea mai multor generații de particule (Figura 1). Astfel, obținem o creștere de tip avalanșă a numărului de electroni, pozitroni și fotoni. Acest fenomen se numește cascadă electromagnetică.
Fig.1 Reprezentarea schematică a unei cascade care se dezvoltă dintr-un electron de semințe.
Cascades se poate dezvolta, de exemplu, în atmosferele planetelor în contact cu particulele cosmice de mare energie (așa numitele dușuri cu aer, Fig. 2). Consecințele lor sub forma unui curent de electroni, pozitroni și radiații din timp în timp sunt fixate și pe suprafața Pământului. În acest caz, nucleele atomilor care formează atmosfera servesc drept surse ale unui câmp puternic: când particulele zboară în urma lor și apar reacții cuantice. Un alt exemplu - cascade în Magnetosferele planete și stele, în cazul în care prezența câmpului magnetic în apropierea suprafeței corpurilor cerești face posibilă cascadă de dezvoltare. În apropierea suprafețelor pulsarelor, datorită rotației lor rapide, este de asemenea necesar un câmp electric, care stimulează, de asemenea, dezvoltarea cascadelor. Se crede că acesta este mecanismul principal al apariției plasmei electron-positron pe suprafețele pulsarelor. În cele din urmă, nu cu mult timp în urmă, datorită dezvoltării rapide a tehnologiei laser și proiectarea de sisteme care generează radiații cu o capacitate mai mare de 10 24 W / cm2 a fost formulată ideea de posibilitatea de a observa cascada în câmpul cu laser.
Rețineți că în primele două exemple (cascadele în atmosferă și magnetosferele planetelor) la fiecare pas, energia particulei mamei este împărțită între particulele fiice, care deja nu o pot umple. Astfel, în timpul dezvoltării cascadei, energia particulei de semințe este în mod constant zdrobită, împărțind între toate particulele din cascadă. De aceea, la un moment dat, când particulele devin suficient de mari, energiile lor se dovedesc a fi prea mici: electronii nu mai pot emite fotoni cu energie înaltă și energia fotonică nu este suficientă pentru a produce o pereche de electroni-pozitivi. Aceasta duce la terminarea cascadei.
Fig. 4. Ilustrație în diagrama
inițierea unei cascade într-un câmp laser.
Fig. 5. Rezultatul modelării numerice a traiectoriilor particulelor încărcate într-un câmp laser.
O altă diferență notată dintre polarizarea circulară și cea liniară este următoarea. Cascada într-un val stator circular polarizat se mișcă rapid într-un mod staționar. Atunci când această creștere creștere a particulelor este independentă de timp, în plus, nu se modifică în timp, forma spectrelor a particulelor și distribuția spațială a densității plasmei. O situație diferită este realizată atunci când o cascadă se dezvoltă într-un val liniar polarizat. Aici rata de creștere a numărului de particule se dovedește a fi o funcție periodică a timpului. Spectra se schimbă periodic și în timp: plasma se încălzește apoi se răcește. Se observă, de asemenea, o modificare periodică a distribuției spațiale a densității plasmei. În anumite momente, există două densități maxime pronunțate ale plasmei la fiecare perioadă a câmpului laser. Apoi, fiecare dintre ei se desparte, iar în perioada câmpului se formează patru maxime. După un timp, ei se convertesc din nou, iar procesul se repetă. Acest comportament se explică prin faptul că, într-un val polarizat liniar este dominat de, câmpul magnetic electric în care vorbitorul cascadă are o natură substanțial diferită.
Trimiteți-le prietenilor: