Quantenanregung (Beschleunigerphysik) - Quantum excitation (accelerator physics)

Quantenanregung ist die Wirkung in kreisförmigen Beschleunigern oder Speicherringen , wobei die Diskretheit der Photonenemission bewirkt , dass die geladenen Teilchen (typischerweise Elektronen) einen zu unterziehen random walk oder Diffusionsprozess.

Mechanismus

Ein Elektron, das sich durch ein Magnetfeld bewegt, sendet Strahlung aus . Die erwartete Strahlungsmenge kann mit der klassischen Leistung berechnet werden. Unter Berücksichtigung der Quantenmechanik wird diese Strahlung jedoch in diskreten Photonenpaketen emittiert. Für diese Beschreibung sollte stattdessen die Verteilung der Anzahl der emittierten Photonen und auch das Energiespektrum für das Elektron bestimmt werden.

Insbesondere ist das Spektrum eines Biegemagneten gegeben durch

${\ displaystyle S (\ xi) = {\ frac {9 {\ sqrt {3}}} {8 \ pi}} \ xi \ int _ {0} ^ {\ infty} K_ {5/3} ({\ bar {\ xi}}) d {\ bar {\ xi}}}$

Der Diffusionskoeffizient ist gegeben durch

${\ displaystyle d = {\ dot {N}} \ langle u ^ {2} \ rangle}$

Das Ergebnis ist

${\ displaystyle d = {\ frac {55} {24 {\ sqrt {3}}} \ alpha {\ frac {\ hbar} {mc}} {\ frac {\ gamma ^ {5}} {| \ rho | ^ {3}}}}$

Weiterführende Literatur

Für eine frühe Analyse des Effekts der Quantenanregung auf die Elektronenstrahldynamik in Speicherringen siehe den Artikel von Matt Sands.

Verweise

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