Решение проблемы?
Главным негативным для меня вопросом было:
Если верна твоя гипотеза, Эспри, что источником синхротронного излучения релятивистских частиц является их спин, и НИЧТО ДРУГОЕ, то почему в линейных ускорителях, где частицы ускоряются тоже до релятивистских скоростей (то есть сравнимых со скоростью света), почему там нет такого же синхротронного излучения? Ведь и спин и скорости имеются и там!
Ответ:
В линейных ускорителя действуют ТОЛЬКО ускоряющие электрические поля, не влияющие на пространственное квантование (направление магнитного момента) спина частиц (электронов, скажем). Их спины направлены в разные стороны совершенно хаотическим образом.
В синхротроне же на частицы действуют мощные магнитные поля, управляющие их движением по окружности. Ускоряются частицы полями электрическими, или электромагнитными волнами, но поворачивают их траекторию именно магнитные поля. Одновременно они поворачивают и спин (магнитный момент) частиц определённым образом, из-за чего частицы превращаются как бы в пульсирующие с огромной частотой электрически заряженные сферы. Пульсации эти обусловлены двумя причинами. Одна – это чисто механическое вращение частиц, спин. Вторая – это релятивистское сплющивание заряженных частиц в направлении вектора скорости. (По следствиям из Специальной Теории Относительности). Сфера превращается в тонкий диск. Получается диск, который внутри (из-за наличия спина) «переливается» с большой скоростью. Фактически это идентично пульсирующей с большой частотой сфере. Пульсирующая сфера будет излучать. Но пульсирует она в силу определённой ориентации спина электронов и их «уплощения в диски» не как сфера, сжимаясь и расширяясь симметрично, а так, что максимум её пульсаций проецируется на плоскость вращения частиц. Таким образом синхротронное излучение максимально линейно поляризованно в плоскости орбиты. И лишь на некотором расстоянии от неё приобретает эллиптическую поляризацию.
Поскольку частица с точки зрения «внутреннего наблюдателя», покоящегося относительно неё, находится в неком «туннеле чёрной дыры» (См. «По туннелю в Чёрной Дыре»), то её излучение концентрируется в узкий луч. Почему он направлен именно вперёд, объяснить пока не могу. Это, очевидно, связано с особенностями инертности её магнитного поля, противодействующего дальнейшему приросту скорости, ибо частица тормозится направленным вперёд излучением.
Частота излучения. С одной стороны она связана с угловой скоростью вращения частицы вокруг собственной оси – спином и может быть достаточно высокой, порядка десяти в пятнадцатой степени герц и выше. Но, по мере нарастания релятивистской скорости, время на движущейся частице по сравнению со временем в лаборатории замедляется. Из-за этого частота наблюдаемого излучения должна падать. Эти два конкурирующих фактора могут создать ситуацию, когда частота синхротронного излучения будет оставаться постоянной или даже уменьшаться при ультрарелятивистских скоростях.
Тут трудность в расчёте заключается в том, что чем выше скорость, тем больше сплющивание частицы из сферы в тончайший «переливающийся» диск, а это может вызывать увеличение частоты илучения. Время же замедляется и это вызывает предполагаемое уменьшение частоты излучения. ЧТО будет превалировать, сказать трудно. Если они будут «уравновешивать» друг друга, то и частота синхротронного излучения в широком диапазоне релятивистских скоростей будет величиной постоянной.
Но ещё один фактор снова повышает частоту воспринимаемого нами излучения – эффект Допплера. Частица движется «нам навстречу» и значит её излучение будет смещаться в область коротких волн.
И последнее. Интересно было бы ускорить до ультрарелятивистских скоростей Куперовские пары, суммарный спин которых равен нулю. Возможно, из-за этого они не будут. порождать синхротронное излучение. И это значит, что пары можно ускорять до значительно бОльших энергий.
9 I 2020