Дрейфовая траектория и синхротронное излучение ультрарелятивистского электрона, движущегося в магнитном поле с искривленными силовыми линиями

Abstract

Синхротронное излучение имеет широкое применение в лабораторной и астрофизической плазме. Если скорость дрейфа релятивистского электрона в искривленном магнитном поле сравнима с ларморовской скоростью, то существующие формулы синхротронного излучения требуют уточнения. Рассматривается излучение электрона, движущегося по спиральной траектории, навивающейся на искривленную магнитную силовую линию. Показано, что для получения правильных формул синхротронного излучения необходимо использовать траекторию, которая наряду с дрейфом учитывает наклон ларморовской окружности к магнитному полю. Получены формулы, имеющие в качестве предельных случаев синхротронное и изгибное излучение. Найдены спектрально-угловое распределение излучаемой энергии, спектральное распределение мощности излучения, поляризационные характеристики излучения

Synchrotron radiation has broad application in laboratory and astrophysical plasma. If the drift velocity of relativistic electrons in curved magnetic field is comparable to the velocity of cyclotron rotation, then the existing formulae of synchrotron radiation require an improvement. Radiation of an ultrarelativistic electron moving with small pitch angle within spiral trajectory winded on curved force line is considered. It is shown that for deriving the correct formulae of the synchrotron radiation are necessary to use the trajectory, which takes into account both the drift and declination of a cyclotron circle to magnetic field. The new formulae, which have as limiting cases synchrotron or curvature radiation, are obtained. The radiated spectrum, emitted power, and polarization characteristics are calculated.