Источник жестких гамма-квантов на основе излучения электронов и позитронов в поле плоскости атомных цепочек

Abstract

Коррелированные столкновения быстрых частиц с атомами кристаллической решетки приводят к когерентному усилению их рассеяния и излучения. Эффективные кристаллические поля при этом на 3– 4 порядка превышают поля магнитных ондуляторов и могут конкурировать с ними по интенсивности излучения при длинах кристаллов, меньших на 2–3 порядка и более, а по частоте излучения превосходить их в сотни, тысячи раз и более. В частности, основанные на излучении электронов в кристаллах источники гамма-квантов с энергией несколько гигаэлектронвольт уже много лет применяются для исследования свойств мезонов. Для повышения интенсивности излучения недавно предложено использовать источник на основе короткопериодических кристаллических ондуляторов и начата разработка технологии их производства. В противовес этому в настоящей работе предлагается источник того же спектрального диапазона на основе излучения в поле плоскостей, образуемых атомными цепочками кристалла, не подверженного никакой деформации. Данный режим движения частиц относительно кристаллической решетки, введенный Й. Линдхардом под названием string of strings, позволяет одновременно использовать когерентное усиление излучения интенсивными полями атомных цепочек и упорядоченное движение частиц в режиме плоскостного каналирования. В качестве примера рассматривается излучение электронов и позитронов с энергией 10 ГэВ в поле оси 111 и плоскости (110) кристаллов алмаза толщиной 100 –1000 мкм. Для расчета характеристик излучения применяется свободный от ряда распространенных приближений метод моделирования, прошедший десятилетнюю проверку в ряде экспериментов в Европейском центре ядерных исследований и на микротроне Майнцского университета имени Иоганна Гутенберга. Результаты расчета показывают, что по интенсивности излучения предложенный источник не уступает источнику на основе короткопериодического кристаллического ондулятора, но при этом он может быть реализован без каких-либо принципиальных задержек.