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 исследования - 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. В процессе теоретических исследований используются апробированные методы теоретической физики (методы теории рассеяния, теории локального поля, интегральные преобразования, асимптотические методы вычисления интегралов и т.д.). На данном этапе проекта рассчитаны эффекты локального поля в трехмерных метаматериалах и фотонных кристаллах, в частности рассчитаны диэлектрические и магнитные характеристики метаматериалов, рассчитаны эффекты усиления излучения за счет взаимодействия поверхностных элементов метаструктуры. Рассчитаны и проанализированы характеристики излучения Смита-Парселла от двумерных метаструктур, рассчитаны параметры для изготовления мишени для постановки эксперимента на установке LUCX (Япония). Проведено сравнение теоретических и полученных экспериментальных данных в части спектрально-угловых характеристик когерентного терагерцевого излучения от сгустков электронов, движущихся в периодическом канале внутри диэлектрика. Проведены расчеты характеристик поляризационного излучения для сверхкомпактных сгустков коррелированных электронов, отдельно проанализированы эффекты коррелированности электронов в сгустках, рассмотрены когерентные явления в комптоновских лазерах при скользящем столкновении пучков. Произведен расчет обратного воздействия излучения на пучок в процессе излучения в комптоновском лазере. Выполнен анализ влияния локальных возмущений свойств кристалла на динамическую картину параметрического рентгеновского излучения. Рассчитаны характеристики излучения при каналировании релятивистских электронных сгустков в кристаллах в динамическом приближении. Результаты фундаментальных исследований, проводимых в рамках данного проекта, предназначены для развития перспективных схем разработки импульсных источников электромагнитного излучения с высокой яркостью. Результаты проекта 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 - конечных пользователей импульсных источников рентгеновского и терагерцевого излучения. Кроме того, полученные результаты 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.