|
Поляризационное излучение заряженных частиц от макроскопических структур
Хорошо известное человеку электромагнитное излучение нашло широкое применение в науке, технике и медицине. Оно может возникать по естественным причинам в ядерных реакциях и атомных переходах, приходить из космоса или же создаваться человеком искусственно. В последнем случае используют два простых процесса: торможение заряженных частиц в веществе или в электромагнитном поле, и излучение заряженных частиц при их движении по криволинейной траектории. Однако без должного внимания оставался один вопрос, – может ли частица излучать при равномерном и прямолинейном движении? Из курса общей физики следует категорический ответ – частица при её равномерном и прямолинейном движении в вакууме излучать не может, поскольку такой процесс противоречил бы законам сохранения энергии. Однако в XIX веке Оливер Хевисайд и Арнольд Зоммерфельд на основании господствовавших тогда представлений об эфире обнаружили возможность генерации излучения средой в которой движется частица со скоростью превышающей световую. Дальнейшему исследованию этого явления помешали как специальная теория относительности Альберта Эйнштейна, постулирующая конечность скорости света, так и результаты экспериментов Майкельсона-Морли, которые опровергли существование эфира.
Только в середине XX века появились теоретические и экспериментальные работы, оторые позволили по-новому взглянуть на возможность излучения средой поляризованной движущимся зарядом. В этот период были открыты и теоретически исследованы новые виды электромагнитного излучения: излучение Вавилова-Черенкова, переходное и дифракционное излучения, а так же излучение Смита-Парселла. Хотя считалось, что все перечисленные виды излучения возникали при равномерном и прямолинейном движении заряженной частицы, каждое из них рассматривалось независимо друг от друга как явления, имеющие различную физическую природу, что объясняется историческими причинами. Ситуация сильно усложнилась когда в экспериментах стали наблюдать одновременную генерацию нескольких видов излучения, что привело к обострению имеющихся разногласий между теориями и породило ряд новых вопросов. Наиболее важный из них, – что является источником излучения, заряд или вещество, и какова его природа? Длительное время, вплоть до начала XXI века, предложенные теории не могли объяснить всех возникающих эффектов, а введение дополнительных положений в существующие модели приводило к значительному усложнению всей теории. Лишь сравнительно недавно появились теоретические и экспериментальные работы, которые позволили сделать выводы о единой природе перечисленных видов излучения и заложить основы универсальной теории. Согласно ей излучение возникает в результате динамической поляризации атомов вещества электромагнитным полем заряженной частицы, которая движется равномерно и прямолинейно в среде или вблизи неё. Это излучение в современной литературе получило название поляризационного. Исследованию этого загадачного оптического феномена XX века посвещены наши научные изыскания.
|
|
Расписание
