Samarbejde gør krystalklar undersøgelse af strålingsreaktion

Placer en ladet partikel i et elektromagnetisk felt, og partiklen accelererer og afgiver stråling. Typisk, den udsendte stråling har ringe effekt på partikelens bevægelse. Imidlertid, hvis accelerationen er ekstremt stor, som det er tilfældet for elektroner med høj energi eller positroner i stærke elektromagnetiske felter, den udsendte stråling vil bremse partiklen drastisk. Effekten, kendt som strålingsreaktion, er blevet anerkendt siden begyndelsen af ​​det tyvende århundrede, og er relevant inden for flere grene af fysik, fra acceleratorfysik til astrofysik. Men indtil nu har det været svært at fastslå den matematik, der bedst beskriver fænomenet. I et papir, der for nylig blev offentliggjort i Fysisk gennemgang D , NA63-samarbejdet rapporterer om en højpræcisionsstudie af fænomenet, der viser, at en ligning, der blev foreslået for længe siden, gør jobbet bemærkelsesværdigt godt.

NA63-teamet har tidligere undersøgt strålingsreaktion ved at affyre en stråle af højenergipositroner fra Super Proton Synchrotron mod en siliciumkrystal. Fænomenet er også blevet undersøgt ved at kollidere en højintensitets laserstråle med en elektronenstråle med høj energi. Imidlertid, disse to typer undersøgelser blev udført i et regime, hvor kvanteeffekter var dominerende, og de laserbaserede eksperimenter brugte også relativt små dataprøver med store datasvingninger, som alle forhindrede en højpræcisionsundersøgelse af effekten.

Indtast den seneste NA63 -undersøgelse. Ved at lede en stråle af højenergiladede partikler (elektroner eller positroner) fra Super Proton Synchrotron mod flere (silicium eller diamant) krystaller af forskellig tykkelse, en krystal ad gangen og med forskellige vinkler, hvor strålen rammer krystallen, det lykkedes NA63 -teamet med stor præcision at undersøge strålingsreaktionen for de ladede partikler i krystalets stærke elektromagnetiske felt. I alle tilfælde, forskerne målte energispektret for fotoner udsendt af de ladede partikler, det er, de målte, hvordan antallet af fotoner udsendt af de ladede partikler varierede med fotonens energi.

De fandt ud af, at alle de målte energispektre er bemærkelsesværdige i overensstemmelse med forudsigelser baseret på Landau -Lifshitz -ligningen, der beskriver dynamikken i ladede partikler i et stærkt elektromagnetisk felt, hvis disse forudsigelser også omfatter små ændringer fra kvanteeffekter.

"Denne klassiske ligning blev foreslået i 1950'erne for at redegøre for effekten af ​​strålingsreaktion, "sagde NA63 -talsmand Ulrik Uggerhøj." Vores nye undersøgelse har for første gang undersøgt det eksperimentelle regime, hvor effekten er dominerende, og det viste, at ligningen synes at beskrive dette regime godt. "