Годовой промежуточный научно-технический отчет по проекту «Фундаментальные исследования когерентных взаимодействий релятивистских заряженных частиц для разработки импульсных сверхъярких источников электромагнитного излучения»

Объект исследования: характеристики терагерцевого и рентгеновского излучения с точки зрения разработки сверхъяркого импульсного источника электромагнитного излучения за счет эффектов когерентности. Цель: построение глубокой и последовательной теории электромагнитного поляризационного излучения заряженных частиц, принимающей во внимание эффекты когерентности в излучении сгустков заряженных частиц от периодических структур, включая фотонные кристаллы и метаматериалы, а также когерентность в процессах излучения сверхкоротких и модулированных сгустков. Построена теория локального поля в метаматериалах; получены обобщенные соотношения Клаузиуса - Моссотти, Максвелла - Гарнетта и функция отклика структуры на внешнее поле для двумерного метаматериала. Исследованы эффекты локального поля в излучении Смита-Парселла. Построена теория эффектов когерентности в терагерцевом излучении Смита - Парселла и Вавилова - Черенкова от цепочки сверхкоротких сгустков электронов, а также от модулированных сгустков, движущихся в периодическом канале внутри диэлектрика. Получены условия реализации максимально эффективного источника терагерцевого излучения на основе численной оптимизации. Приведены спектральные характеристики излучения сверхкоротких и модулированных электронных сгустков в схеме комптоновского лазера на свободных электронах для энергий электронов 40 - 70 МэВ и фотонов 30 - 50 КэВ. Построена теория рентгеновского излучения сгустков частиц с учетом влияния флюктуаций плотности на эффекты когерентности в излучении сверхкомпактных сгустков; дан анализ роли когерентных эффектов в характеристиках импульсного излучения. Выполнены расчет и анализ спектральных и угловых характеристик рентгеновского излучения в кристаллах для сверхкоротких сгустков электронов, анализ спектрально-угловых характеристик, сравнительный анализ характеристик параметрического рентгеновского излучения и излучения при каналировании. Выполнен первый шаг расчета обратного воздействия излучения на пучок в процессе генерации рентгеновского излучения в кристаллах. Результаты исследований предназначены для развития перспективных схем разработки импульсных источников электромагнитного излучения с высокой яркостью, представляют существенный интерес как для физиков - специалистов в области радиационной и ускорительной физики, так и для физиков - специалистов в прикладных задачах, а также для биологов и медиков как конечных пользователей импульсных источников рентгеновского и терагерцевого излучения, могут быть использованы в образовательном процессе для проведения научно-исследовательских работ студентов, при выполнении курсовых и дипломных работ, при написании диссертаций, для модернизации курсов лекций и семинаров, которые проводятся для студентов НИЯУ МИФИ.