Создание физических моделей компактного монохроматического источника излучения в рентгеновском диапазоне на основе обратного комптоновского рассеяния

Проект направлен на разработку компактной системы генерации излучения в световом ондуляторе следующего поколения в диапазоне энергий 5-30 кэВ для кольцевых и линейных источников на основе обратного комптоновского рассеяния. На сегодняшний день реализованная интенсивность комптоновского источника далека от его потенциальных возможностей: наилучшее устойчиво достигнутое число фотонов в импульсе в несколько сотен тысяч раз меньше теоретически предсказанного. При этом источники такого рода крайне привлекательны по своим характеристикам и разрабатываются во многих ведущих ускорительных и радиационных центрах в мире, таких как DESY, SLAC, LNF INFN, KEK, и многих других. Среди причин, не позволяющих на сегодняшний день реализовать данный источник в его наилучшем виде, можно отметить короткое время взаимодействия электронного и фотонного пучков, ограничение на мощность лазера, обусловленное возникновением побочных явлений, некогерентность излучения, расходимость и разброс по энергиям электронного и фотонного пучков. Решение этих проблем требует тесного сотрудничества специалистов из разных областей: физики ускорителей, включая динамику пучков, радиационной физики, нелинейной и квантовой оптики. В рамках проекта будет развита квантовая теория рассеяния лазерных импульсов на релятивистских электронных сгустках сложной формы. Особое внимание будет уделено коллективным эффектам, как в процессах, сопутствующих генерации и распространению электронного пучка, так и при собственно генерации рентгеновских фотонов релятивистскими электронными пучками, эффектам синхронизации взаимодействия электронного и фотонного пучков сложной формы, включая периодически модулированные пучки, эффектам когерентности, ведущим к резкому увеличению яркости источника. Решение задач проекта позволит выйти на опытно-конструкторские работы по созданию яркого и интенсивного компактного источника излучения нового поколения – собственно томсоновского (или, в квантовом режиме, комптоновского) рентгеновского лазера. Результаты проекта будут востребованы в области материаловедения, включая исследования нано- и биосистем, медицины, физики и химии быстропротекающих процессов.