Ziyosfera

Sinxrotron nurlanishi

Синхротрон нурланиши релятивистик зарядланган зарралар тезлигига перпендикуляр тезланишга (а ⊥ в) таъсир қилганда чиқариладиган электромагнит нурланишдир . У сунъий равишда заррача тезлатгичларининг айрим турларида ёки табиий равишда магнит майдонлар бўйлаб ҳаракатланадиган тез электронлар томонидан ишлаб чиқарилади. Шу тарзда ишлаб чиқарилган радиация характерли поларизасёна эга ва ҳосил бўлган частоталар электромагнит спектрнинг катта қисмида ўзгариши мумкин[1]. Синхротрон нурланиш механизми астрофизикада кўп учрайдиган эффект ҳисобланади. Улар шароит бўлган ҳамма жойда учрайди. Масалан: релятивистик электронлар ва магнит майдони бўлган жойларда. Синõротрон нурланиш тарқатувчи асосий астрофизик обúэктлар қаторига қуйидагилар киради: релятивистик электронлар булути, қуёшнинг актив соҳасидан чиққан нурлар (ИВ ва В типдаги чақнашлар), гигант-планеталарнинг магнитосфералари, галактик диск (дециметрли ва миллиметрли тўлқинда), ўта янги юлдузларни чақнашдан кейинги қолдиқлари, пулüсарлар, нормал галактикалар, радиогалактикалар ва квазарлар

Де Ситтер оламидаги Шварцшилд қора туйнугида ҳаракатланувчи манба томонидан радиация эмиссия жараёнининг олинган тасвири.

Синхротрон нурланиши бремсстраҳлунг нурланишига ўхшайди, бу тезланиш ҳаракат йўналишига параллел бўлганда зарядланган заррача томонидан чиқарилади. Магнит майдондаги заррачалар чиқарадиган нурланишнинг умумий атамаси гиромагнит нурланишдир, бунинг учун синхротрон нурланиши ултра релятивистик махсус жараён. Магнит майдонда нисбий бўлмаган ҳаракатланувчи зарядланган зарралар томонидан чиқариладиган радиация сиклотрон эмиссияси деб аталади.[2] Енгил релятивистик диапазондаги зарралар учун (ёруғлик тезлигининг ≈85%) эмиссия гиросинхротрон нурланиши деб аталади.[3]

Астрофизикада синхротрон эмиссияси, масалан, қора туйнук атрофида зарядланган заррачанинг ултра релятивистик ҳаракати туфайли содир бўлади.[4] Қора туйнук атрофида айлана геодезияни кузатиб борганида, синхротрон нурланиши ҳаракат ултра релятивистик режимда бўлган фотосферага яқин орбиталар учун содир бўлади.

Эгувчи магнитдан синхротрон нурланиши
Далгаланувчидан синхротрон нурланиши
Астрономик манбадан олинган синхротрон

Тарихи

Синхротрон нурланиши биринчи марта техник Флойд Хабер томонидан 1947-йил 24-апрелда Ню-Ёркнинг Шенектади шаҳридаги Генерал Элеcтриc тадқиқот лабораториясининг 70 МеВ электрон синхротронида кузатилган.[5] Бу биринчи қурилган синхротрон бўлмаса-да, у радиацияни бевосита кузатиш имконини берувчи шаффоф вакуум трубкаси билан биринчи бўлди.[6]

Герберт Поллок айтганидек:[7]

Он Април 24, Лангмуир анд И wере руннинг тҳе мачине анд ас усуал wере трйинг то пуш тҳе элеcтрон гун анд иц ассоcиатед пулсе трансформер то тҳе лимит. Соме интермиттент спаркинг ҳад оccурред анд wе аскед тҳе течниcиан то обсерве wитҳ а миррор ароунд тҳе протеcтиве cонcрете wалл. Ҳе иммедиателй сигналед то турн офф тҳе сйнчротрон ас "ҳе саw ан арc ин тҳе тубе". Тҳе ваcуум wас стилл эхcеллент, со Лангмуир анд И cаме то тҳе энд оф тҳе wалл анд обсервед. Ат фирст wе тҳоугҳт ит мигҳт бе дуэ то Черенков радиатион, бут ит соон беcаме cлеарер тҳат wе wере сеэинг Иваненко анд Померанчук радиатион.[8]

Тавсиф

Максвелл тенгламаларининг бевосита натижаси шундаки, тезлаштирилган зарядланган зарралар доимо электромагнит нурланиш чиқаради. Синхротрон нурланиши – релативистик тезликда ҳаракатланадиган зарядланган заррачаларнинг ҳаракат йўналишига перпендикуляр тезланишга эга бўлган махсус ҳолат, одатда магнит майдонда. Бундай майдонда майдондан келиб чиқадиган куч ҳар доим ҳам ҳаракат йўналишига, ҳам майдон йўналишига перпендикуляр бўлади, бу Лоренц куч қонунида кўрсатилган.

Радиация томонидан олиб бориладиган қувват (СИ бирликларида) релативистик Лармор формуласи билан топилади:[9]Пγ=16πε0қ²а²c³γ4,{\дисплайстйле П_\гамма = \фраc{1}{6 \пи \варепсилон_0}\фраc{қ² а²}{c³} \гамма^4,}Синхротрон нурланиши астрономик об’эктлар томонидан ҳам ҳосил бўлади, одатда релятивистик электронлар магнит майдонлар орқали спирал (ва шунинг учун тезликни ўзгартиради). Унинг иккита характеристикасига энергия қонуни энергия спектрлари ва қутбланиш киради.[10] Бу релятивистик зарядланган заррачалар мавжуд бўлган жойда қуёшдан ташқари магнит майдонларни ўрганишда энг кучли воситалардан бири ҳисобланади. Кўпгина маълум космик радио манбалари синхротрон нурланишини чиқаради. У кўпинча катта космик магнит майдонларнинг кучини баҳолаш, шунингдек, юлдузлараро ва галактикалараро муҳит таркибини таҳлил қилиш учун ишлатилади.[11]

  • ε0{\дисплайстйле \варепсилон_0} вакуум ўтказувчанлиги ,
  • қ{\дисплайстйле қ} заррача зарядидир,
  • а{\дисплайстйле а} тезланишнинг катталиги,
  • c{\дисплайстйле c} ёруғлик тезлиги,
  • γ{\дисплайстйле \гамма} Лоренц омилидир .

Тезлатгичлардан синхротрон нурланиши

Доиравий тезлатгичлар ҳар доим гиромагнит нурланиш ҳосил қилади, чунки зарралар магнит майдонда бурилиб кетади. Бироқ, нурланишнинг миқдори ва хусусиятлари содир бўлаётган тезланишнинг табиатига жуда боғлиқ. Масалан, масса фарқи туфайли, омил γ4{\дисплайстйле \гамма^4} чиқарилган қувват формуласида электронлар протон тезлигидан тахминан 10 13 марта энергия чиқаради деган маънони англатади.[12]

Думалоқ тезлатгичларда синхротрон нурланишидан энергия йўқотилиши дастлаб ноқулайлик ҳисобланган, чунки йўқотишларни қоплаш учун нурга қўшимча энергия берилиши керак. Бироқ, 1980-йиллардан бошлаб, тадқиқот учун атайлаб синхротрон нурланишининг интенсив нурларини ишлаб чиқариш учун ёруғлик манбалари деб номланувчи думалоқ электрон тезлатгичлар қурилган.[13]

Астрономияда синхротрон нурланиши

Мессиэр 87 нинг астрофизик реактиви, ҲСТ тасвири. Ёрқин АГН ядросидан пастки ўнг томонда чиқадиган реактивдан кўк нур синхротрон нурланишига боғлиқ.

Синхротрон нурланиши астрономик об’эктлар томонидан ҳам ҳосил бўлади, одатда релятивистик электронлар магнит майдонлар орқали спирал (ва шунинг учун тезликни ўзгартиради). Унинг иккита характеристикасига энергия қонуни энергия спектрлари ва қутбланиш киради.[10] Бу релятивистик зарядланган заррачалар мавжуд бўлган жойда қуёшдан ташқари магнит майдонларни ўрганишда энг кучли воситалардан бири ҳисобланади. Кўпгина маълум космик радио манбалари синхротрон нурланишини чиқаради. У кўпинча катта космик магнит майдонларнинг кучини баҳолаш, шунингдек, юлдузлараро ва галактикалараро муҳит таркибини таҳлил қилиш учун ишлатилади.[11]

Қўшимча маълумотлар

  • Бремсстраҳлунг – Элеcтромагнетиc радиатион дуэ то деcелератион оф чаргед партиcлес
  • Cйcлотрон турновер
  • Фреэ-элеcтрон ласер – Лигҳт соурcе продуcинг эхтремелй бриллиант анд шорт пулсес оф радиатион
  • Радиатион реаcтион – реcоил форcе он ан аccелератинг чаргед партиcле cаусед бй тҳе партиcле эмиттинг элеcтромагнетиc радиатионПагес дисплайинг wикидата десcриптионс ас а фаллбаcк
  • Релативистиc беаминг – чанге ин тҳе аппарент луминоситй оф эмиттинг маттер тҳат ис мовинг cлосе то тҳе спеэд оф лигҳтПагес дисплайинг wикидата десcриптионс ас а фаллбаcк
  • Соколов–Тернов эффеcт – Пҳйсиcал пҳеноменон оф спин-поларизатион
  • Сйнчротрон фунcтион

[14]

Манба

  1. ↑ „Wҳат ис сйнчротрон радиатион?“. НИСТ (инглизча). 2010-03-02.
  2. ↑ Монреал, Бенжамин (Жан 2016). „Сингле-элеcтрон cйcлотрон радиатион“. Пҳйсиcс Тодай. 69-жилд, № 1. 70-бет. Бибcоде:2016ПҳТ....69а..70М. дои:10.1063/пт.3.3060.
  3. ↑ Чен. „Радиативе проcессес фром энергетиc партиcлес ИИ: Гйромагнетиc радиатион“. Неw Жерсей Институте оф Течнологй. Қаралди: 2021-йил 10-декабр.
  4. ↑ Брито, Жоãо П. Б.; Бернар, Рафаэл П.; Cриспино, Луíс C. Б. (11 Жуне 2020). „Сйнчротрон геодесиc радиатион ин Счwарзсчилд–де Ситтер спаcетиме“. Пҳйсиcал Ревиэw Д (инглизча). 101-жилд, № 12. 124019-бет. арХив:2006.08887. Бибcоде:2020ПҳРвД.101л4019Б. дои:10.1103/ПҳйсРевД.101.124019. ИССН 2470-0010.
  5. ↑ Элдер, Ф. Р.; Гуреwицч, А. М.; Лангмуир, Р. В.; Поллоcк, Ҳ. C. (1 Жуне 1947). „Радиатион фром Элеcтронс ин а Сйнчротрон“. Пҳйсиcал Ревиэw. 71-жилд, № 11. Америcан Пҳйсиcал Соcиэтй. 829–830-бет. Бибcоде:1947ПҳРв...71..829Э. дои:10.1103/пҳйсрев.71.829.5. ИССН 0031-899Х.
  6. ↑ Митчелл, Эдwард; Куҳн, Петер; Гарман, Элспетҳ (Май 1999). „Демйстифйинг тҳе сйнчротрон трип: а фирст тиме усер'с гуиде“. Струcтуре. 7-жилд, № 5. Р111–Р121-бет. дои:10.1016/с0969-2126(99)80063-х. ПМИД 10378266.
  7. ↑ Поллоcк, Ҳерберт C. (Марч 1983). „Тҳе дисcоверй оф сйнчротрон радиатион“. Америcан Жоурнал оф Пҳйсиcс. 51-жилд, № 3. 278–280-бет. Бибcоде:1983АмЖПҳ..51..278П. дои:10.1119/1.13289.
  8. ↑ Иwаненко, Д.; Померанчук, И. (1 Жуне 1944). „Он тҳе Махимал Энергй Аттаинабле ин а Бетатрон“. Пҳйсиcал Ревиэw. 65-жилд, № 11–12. Америcан Пҳйсиcал Соcиэтй. 343-бет. Бибcоде:1944ПҳРв...65..343И. дои:10.1103/пҳйсрев.65.343. ИССН 0031-899Х.
  9. ↑ Wилсон, Э. Ж. Н.. Ан интродуcтион то партиcле аccелераторс. Охфорд: Охфорд Университй Пресс, 2001 — 221–223-бет. ИСБН 0-19-850829-8. 
  10. ↑ 10,0 10,1 Владимир А. Бордовицйн, „Сйнчротрон Радиатион ин Астропҳйсиcс“ (1999) Сйнчротрон Радиатион Тҳеорй анд Иц Девелопмент, ИСБН 981-02-3156-3
  11. ↑ 11,0 11,1 Клеин, Улрич. Галаcтиc анд интергалаcтиc магнетиc фиэлдс. Чам, Сwитзерланд & Неw Ёрк: Спрингер, 2014. ИСБН 978-3-319-08942-3. ОCЛC 894893367. 
  12. ↑ Cонте, Марио. Ан интродуcтион то тҳе пҳйсиcс оф партиcле аccелераторс, 2нд, Ҳаcкенсаcк, Н.Ж.: Wорлд Сcиэнтифиc, 2008 — 166-бет. ИСБН 978-981-277-960-1. 
  13. ↑ „Ҳисторй: Оф Х-райс анд сйнчротронс“. лигҳцоурcес.орг (2017-йил 21-сентябр). Қаралди: 2021-йил 13-декабр.
  14. ↑ {{cите магазине}}: Эмптй cитатион (ёрдам) 
"https://new.ziyosfera.uz/ziyo/Sinxrotron_nurlanishi" dan olindi