Features of the motion of charged particles in the field of the high-frequency impulse of large intensity

The results of analytical and numerical examinations of features dynamic of charged particles in a field of intensive electromagnetic waves are reported. It is shown that the trajectories of particles, which has initially different phases concerning of the homogeneous wave, essentially discriminate. As a result, the accelerated bunch breaks down. Trajectories of particles in a field of an electromagnetic impulse differ from each other a little. This feature allows using impulses for effective acceleration of clots of charged particles.Викладено результати аналітичного та чисельного досліджень особливостей динаміки заряджених часток у полі інтенсивних електромагнітних хвиль. Показано, що в полі однорідної хвилі траєкторії часток, що знаходяться в різних фазах хвилі, істотно розрізняються. Згусток, що прискорюється, при цьому розвалюється. Траєкторії часток у полі електромагнітного імпульсу мало відрізняються один від одного. Ця особливість дозволяє використовувати імпульси для ефективного прискорення згустків заряджених часток.Изложены результаты аналитического и численного исследований особенностей динамики заряженных частиц в поле интенсивных электромагнитных волн. Показано, что в поле однородной волны траектории частиц, находящихся в разных фазах волны, существенно различаются. Ускоряемый сгусток при этом разваливается. Траектории частиц в поле электромагнитного импульса мало отличаются друг от друга. Эта особенность позволяет использовать импульсы для эффективного ускорения сгустков заряженных частиц

Dynamics of the charged particles in a field of intensive electromagnetic waves

The results of the investigations of the charged particles dynamics in field of intense electromagnetic waves and electromagnetic impulse are represented. It was shown, that the traditional scheme of the acceleration, such as inverse free electron laser in such fields are not efficiently. Accelerating particles by laser impulse allows to all accelerated particles to have absolutely identically trajectories. The limitation on maximum energy, which particles can received and which is caused by radiation friction are removed.Наведено результати досліджень динаміки заряджених часток у полі інтенсивних електромагнітних хвиль й електромагнітних імпульсів. Показано, що традиційна схема прискорення типу зверненого лазера на вільних електронах у таких полях мало ефективна. При прискоренні заряджених часток лазерним імпульсом всі прискорені частки, можуть рухатися абсолютно ідентично. Знято обмеження на гранично можливі значення енергії прискорених часток при лазерному прискоренні, які обумовлені радіаційним тертям.Изложены результаты исследований динамики заряженных частиц в поле интенсивных электромагнитных волн и электромагнитных импульсов. Показано, что традиционная схема ускорения типа обращенного лазера на свободных электронах в таких полях мало эффективна. При ускорении заряженных частиц лазерным импульсом все ускоряемые частицы могут двигаться абсолютно идентично. Сняты ограничения на предельно возможные значения энергии ускоряемых частиц при лазерном ускорении, которые обусловлены радиационным трение

The role of higher moments on the distribution of particles in the space of impulses at cyclotron resonances

The results of the analysis of the dynamics of charged particles under conditions of cyclotron resonances in the field of an intense electromagnetic wave are presented. Particular attention is paid to regimes with dynamic chaos. It is shown that there are two qualitatively different regimes. The appearance of the first one is due to the overlap of nonlinear cyclotron resonances. The second mode is related to intermittency. The moments and spectra of each of these regimes are determined. It is shown that with an increase in the intensity of an external electromagnetic wave, the first regime appears at the beginning and only then the second regime appears. A characteristic feature of the second regime is intermittency. Steps appear on the time dynamics of pulses in the second mode. It is shown that the spectra in the second mode are narrower than in the first mode. A characteristic feature of the second regime (the regime with intermittency) is the fact that the higher moments turn out to be larger than the lower moments. In the first regime, the highest moments decrease rapidly. To find the particle momentum distribution function, the generalized Fokker-Planck equation was used. Solutions of this equation are written out for some important cases.Викладено результати аналізу динаміки заряджених частинок в умовах циклотронних резонансів у полі інтенсивної електромагнітної хвилі. Особливу увагу приділено режимам з динамічним хаосом. Показано, що існує два якісно різні режими. Виникнення першого обумовлено перекриттям нелінійних циклотронних резонансів. Другий режим пов'язаний із перемежуванням. Визначено моменти та спектри кожного з цих режимів. Показано, що зі збільшенням напруженості зовнішньої електромагнітної хвилі на початку з’являється перший режим і потім другий. Характерною рисою другого режиму є перемежування. На залежності імпульсів від часу у другому режимі з’являються сходинки. Показано, що спектри у другому режимі вужчі, ніж у першому. Характерною особливістю другого режиму (режиму з перемежуванням) є той факт, що вищі моменти виявляються більшими, ніж нижчі. У першому режимі вищі моменти швидко зменшуються. Для знаходження функції розподілу частинок за імпульсами було використано узагальнене рівняння Фоккера-Планка. Для деяких важливих випадків виписано рішення цього рівняння

Neutralino spectrum in top-down models of UHECR

We calculate the cosmic ray spectrum of ultra high energy neutralinos that one should expect provided that the observed ultra high energy cosmic rays are produced by the decay of superheavy particles X, M_X>10^{12} GeV, in supersymmetric models. Our calculation uses an extended DGLAP formalism. Forthcoming cosmic ray observatories should be able to detect these neutralinos.Comment: 10 pages, revtex, 3 eps figures. Difference between the present work and Montecarlo simulations clarifie

Affleck-Dine (Pseudo)-Dirac Neutrinogenesis

We consider the Affleck-Dine mechanism for leptogenesis in the minimal MSSM with Dirac or Pseudo-Dirac neutrinos. The rolling of scalars along D-flat directions generates a left-right asymmetry in the sneutrino sector, only the left part of which is transferred to a baryon asymmetry via sphaleron transitions. In the pure Dirac case the baryon asymmetry of the Universe is thus mirrored by an equal and opposite asymmetry in the leptons. The mechanism is also found to work when the neutrinos are pseudo-Dirac. No additional field needs to be added to the MSSM other than the right-handed neutrino.Comment: Latex, 3 figures, 1 bib file, 2 added reference, 1 minor correction, 1 added commen

Energy composition of the Universe: time-independent internal symmetry

The energy composition of the Universe, as emerged from the Type Ia supernova observations and the WMAP data, looks preposterously complex, -- but only at the first glance. In fact, its structure proves to be simple and regular. An analysis in terms of the Friedmann integral enables to recognize a remarkably simple time-independent covariant robust recipe of the cosmic mix: the numerical values of the Friedmann integral for vacuum, dark matter, baryons and radiation are approximately identical. The identity may be treated as a symmetry relation that unifies cosmic energies into a regular set, a quartet, with the Friedmann integral as its common genuine time-independent physical parameter. Such cosmic internal (non-geometrical) symmetry exists whenever cosmic energies themselves exist in nature. It is most natural for a finite Universe suggested by the WMAP data. A link to fundamental theory may be found under the assumption about a special significance of the electroweak energy scale in both particle physics and cosmology. A freeze-out model developed on this basis demonstrates that the physical nature of new symmetry might be due to the interplay between electroweak physics and gravity at the cosmic age of a few picoseconds. The big `hierarchy number' of particle physics represents the interplay in the model. This number quantifies the Friedmann integral and gives also a measure to some other basic cosmological figures and phenomena associated with new symmetry. In this way, cosmic internal symmetry provides a common ground for better understanding of old and recent problems that otherwise seem unrelated; the coincidence of the observed cosmic densities, the flatness of the co-moving space, the initial perturbations and their amplitude, the cosmic entropy are among them.Comment: 32 page

Acceleration of charged particles by elliptic polarized waves of large amplitude

In this paper the results of investigations on the charged particle dynamics in the homogeneous constant magnetic field and in the field of a flat wave of arbitrary intensity are presented. When the magnetic field is absent the particle trajectory is defined. It is shown, that a particle can be effectively drawn along the wave vector of the wave. Average speed of this drawing is proportional to the square of the wave force parameter. The trajectories of particles are significantly dependent on initial conditions. In the presence of constant external magnetic field the particles can be effectively accelerated by the wave field. The particle dynamics is always chaotic if the wave force parameter is enough large. This dynamic is characterized by the alternation.Викладені результаті дослідження динаміки заряджених часток у однорідному постійному магнітному полі та в полі плоскої хвилі довільної напруженості. За відсутності постійного магнітного поля вигляд траєкторії частки був визначений. Показано, що частка може ефективно захоплюватися полем зовнішньої хвилі. Середня швидкість захоплення пропорційна квадрату параметру сили хвилі. При наявності постійного магнітного поля. частки можуть ефективно прискорюватись полем хвилі. При великих напруженостях поля динаміка часток завжди хаотична. Динаміка характеризується перемежністю.Изложены результаты исследования динамики заряженных частиц в однородном постоянном магнитном поле и в поле плоской волны произвольной напряженности. В отсутствии магнитного поля определен вид траектории частиц. Показано, что частицы могут эффективно увлекаться полем внешней волны. Средняя скорость увлечения пропорциональна квадрату параметра силы волны. Вид траектории существенно зависит от начальных условий. При наличии постоянного магнитного поля частицы могут эффективно ускоряться полем волны. При больших напряженностях поля динамика частиц всегда хаотична. Динамика характеризуется перемежаемостью

Chaotic dynamics at cyclotron resonances

Mechanisms and criteria for the transition to chaotic dynamics of particles and fields under conditions of electron cyclotron resonances (ECR) are considered. It is shown that the known conditions for the onset of dynamic chaos of charged particles in external electromagnetic fields require careful use. The mechanism of the appearance of regimes with dynamic chaos has been discovered and described, even under conditions of isolated cyclotron resonance. Anomalous sensitivity of particle dynamics to external fluctuations is described. It is shown that the higher moments of particle dynamics can play a significant role. In this case, the usual diffusion equations require a revision.Розглянуто механізми та критерії переходу до хаотичної динаміки частинок і полів в умовах електронних циклотронних резонансів (ЕЦР). Показано, що відомі умови виникнення динамічного хаосу заряджених частинок у зовнішніх електромагнітних полях вимагають обережного використання. Виявлено та описано механізм виникнення режимів з динамічним хаосом навіть в умовах ізольованого циклотронного резонансу. Описана аномальна чутливість динаміки частинок на зовнішні флуктуації. Показано, що значну роль можуть грати вищі моменти динаміки частинок. В цьому випадку звичні дифузійні рівняння вимагають перегляду.Рассмотрены механизмы и критерии перехода к хаотической динамике частиц и полей в условиях электронных циклотронных резонансов (ЭЦР). Показано, что известные условия возникновения динамического хаоса заряженных частиц во внешних электромагнитных полях требуют осторожного использования. Обнаружен и описан механизм возникновения режимов с динамическим хаосом даже в условиях изолированного циклотронного резонанса. Описана аномальная чувствительность динамики частиц на внешние флуктуации. Показано, что значительную роль могут играть высшие моменты динамики частиц. В этом случае привычные диффузионные уравнения требуют пересмотра

Peculiarity of the charged particles dynamics at the cyclotron resonances

In this work the analysis was provided of the discrepancy between thresholds for appearance of the chaotic regime in the conditions of cyclotron resonances, obtained by analytical consideration of the particle dynamics, on the one hand, and by numerical investigation, on the other hand. The explanation is given for these threshold discrepanciesOбсуждается расхождение в порогах появления хаотических режимов, которые получены при аналитическом рассмотрении и при численных исследованиях динамики частиц в условиях циклотронных резонансов. Дано объяснение этим расхождениям.Oбговорюється розбіжність у порогах появи хаотичних режимів, які отримані при аналітичному розгляді і при численних дослідженнях динаміки частинок в умовах циклотронних резонансів. Дано пояснення цим розбіжностям

Tochastic acceleration of charged particles

Comparison of two schemes of stochastic acceleration of charged particles is carried out: at interacting with the field of wave with randomly changed phase and with the field of regular wave in the conditions of overlapping of non-linear resonances. In the absence of conditions of the resonances overlapping the spectral regions of random field which most effectively transfer their energy to particles are found. In all investigated cases, the presence of overlapping non-linear resonances led to more efficient schemes of stochastic acceleration and heating of particles in comparison with schemes involving random fields.Проведено сравнение двух схем ускорения заряженных частиц при взаимодействии с полем волны со случайно изменяющейся фазой и с полем регулярной волны в условиях перекрытия нелинейных циклотронных резонансов. Во всех рассмотренных случаях эффективность ускорения при выполнении условий перекрытия нелинейных циклотронных резонансов оказывается более высокой.Проведено порiвняння двох схем прискорення заряджених частинок при взаємодiї з полем хвилi з фазою, що випадково змiнюється, й з полем регулярної хвилi в умовах перекриття нелiнiйних циклотронних резонансiв. У всiх розглянутих випадках ефективнiсть прискорення при виконаннi умов перекриття нелiнiйних циклотронних резонансiв виявляється бiльш високою