Физика элементарных частиц и атомного ядра. Том 17 - Боголюбов Н.Н.
Скачать (прямая ссылка):
единицы - это промежуточный и наиболее неблагоприятный случай.
Для подавления вредного воздействия деполяризации был высказан ряд
рекомендаций [36], существо которых заключается либо в компенсации
опасных гармоник полей возмущения, либо в увеличении скорости прохождения
резонанса. Однако возможен также и другой путь: включение в промежуток
между магнитами постоянного поля, направленного вдоль скорости частицы
(подавление резонансов <оа = &со0), введение аналогичных полей переменных
во времени с частотами, близкими к coz и сор (подавление резонансов о)а =
= к(й0 ± o)z и со 0 = кса0 ± о)р). Введение подобных возмущений повышает
мощность гармоник и приводит в результате к адиабатическому прохождению
резонансов. При этом степень поляризации сохраняется.
Рассмотрим далее возможность получения пучков продольно поляризованных
частиц, которые представляют большой интерес для современных
экспериментов по физике высоких энергий. Как было показано нами совместно
с В. С. Тумановым [30], непосредственное ускорение продольно
поляризованных пучков частиц встречает серьезные трудности. Вследствие
аномального магнитного момента электрона продольная поляризация быстро
нарушается: спин прецессирует в плоскости орбиты электрона. Поэтому более
эффективным оказался другой метод: поворот поперечной поляризации в
продольную с помощью системы магнитов, поворачивающих спин в малой
области пространства вблизи равновесной орбиты [37, 38].
В простейшем случае поворот спина легко осуществить введением
дополнительного радиального магнитного поля в прямолинейный
910 ТЕРНОВ и. м.
промежуток накопительного кольца. Выбирая должным образом конфигурацию
магнитного поля, можно создать в заданной точка орбиты необходимое
направление поляризации.
Рассмотрим пример. Пусть В (t) - дополнительное магнитное поле,
включаемое во время прохождения электроном прямолинейного промежутка.
Тогда из уравнения БМТ следует, что изменение проекции спина на
направление импульса электрона подчиняется формуле
i-(SP) = b = ^r^-B[P?J. (71)
Вводя далее угол 0 между вектором спина ? и импульсом электрона Р и угол
ф между [Р?] и В, получаем, что
е=-ё"^со8ф <72)
о
Таким образом, введением радиального магнитного поля в прямолинейный
промежуток можно повернуть спин на угол я/2 относительно скорости, т. е.
в плоскость орбиты электрона. При этом поперечная
Рис. 2. Поворот вектора спина. Радиальное магнитное поле перпендикулярно
к плоскости рисунка и введено в областях 1,2,3
поляризация, обусловленная радиационными эффектами, перейдет в
продольную. Дальнейшее движение частицы будет сопровождаться
восстановлением поперечной поляризации, ибо продольная ориентация спина
не сохраняется. С точки зрения возможного влияния деполяризующих факторов
является выгодным сохранять большую часть времени естественную поперечную
поляризацию, кроме малого участка траектории частицы, где должна
происходить встреча пучков. Это можно сделать, восстанавливая поперечную
поляризацию из продольной методом включения дополнительного магнитного
поля, действующего в обратном порядке [37, 38] (рис. 2).
Таким образом, открываются широкие возможности создания любой заданной
ориентации спина. В частности, можно даже получить встречные электрон-
позитронные пучки с одинаковым направлением спина, что представляет
интерес для экспериментов с пучками е±е~ одинаковой спиральности, ибо в
данном случае оказывается запрещенным электродинамический однофотонный
канал и тем самым усиливается роль других аннигиляционных процессов.
РАДИАЦИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОНОВ И ПОЗИТРОНОВ 911
Влияние реакции излучения на процесс радиационной поляризации электронов.
Развитие квантовой теории синхротронного излучения (см. [2]) показало,
что в области энергий электрона порядка ¦^1/5 = тс2 (mcR/h)1^ (около 500
МэВ) должны проявляться дискретные свойства излучения, приводящие к
квантовым флуктуациям траектории электрона, причем теоретические
предсказания [39] вскоре нашли и экспериментальное подтверждение [40].
Как было показано нами совместно с А. А. Соколовым [39], в случае
движения электрона в однородном магнитном поле возникает особое
возбуждение радиальных степеней свободы электрона - явление квантовых
флуктуаций радиуса его орбиты вращения в магнитном поле. При этом рост
квадратичной флуктуации радиуса орбиты определяется формулой
?{-? <*-"*}=¦? = 4871^^, Y = " <73>
где s = 0, 1, 2 ... радиальное квантовое число. Электрон начинает
двигаться подобно броуновской частице, испытывая хаотические скачки
радиуса орбиты, вызванные отдачей при излучении фотона.
В соответствии с этим возникают также и квантовые флуктуации энергии
электрона
Е = У m2ck + c2Pg -f 2eHch (I + s). (74)
Причем радиационные потери, связанные с изменением орбитального
квантового числа I (вращательная степень свободы), компенсируется внешним
высокочастотным полем циклического ускорителя (накопителя), а квантовые
флуктуации энергии АЕг - е%Иг (Л2 - (.К)г) растут со временем, как
