Method of functional integration in the problem of line width of parametric X-ray relativistic electron radiation in a crystal

The coherent and non-coherent scattering effects on "backward" parametric X-ray radiation by relativistic electrons in a crystal on the basis of the method of functional integration is investigated. A comparison of contributions of these effects to parametric X-ray radiation line width has been considered. It is shown that in a number of cases the major contribution to the line width of parametric X-ray radiation is made by non-coherent multiple scattering.Comment: 7 pages, LaTeX2e forma

Theoretical and experimental investigations of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in amorphous and crystalline matter

The brief review of theoretical investigations carried out in NSC KIPT on the problem of multiple scattering effect on radiation of high energy particles in matter is presented. The comparison of results of the theory with experimental data obtained recently on accelerators of SLAC and CERN at the study of the Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in amorphous and crystalline matter is carried out.Дано стислий огляд теоретичних досліджень з проблеми впливу багатократного розсіяння на випроміню­вання частинок високих енергій у речовині, які виконувалися в ННЦ ХФТІ. Проведено порівняння результатів теорії з експериментальними даними, отриманими нещодавно на прискорювачах SLAC і CERN при дослідженні ефекту Ландау-Померанчука-Мигдала в аморфних і кристалічних середовищах.Дан краткий обзор теоретических исследований по проблеме влияния многократного рассеяния на излучение частиц высоких энергий в веществе, выполненных в ННЦ ХФТИ. Проведено сравнение результатов теории с экспериментальными данными, полученными недавно на ускорителях SLAC и CERN при исследовании эффекта Ландау-Померанчука-Мигдала в аморфных и кристаллических средах

Spectral method in the quantum theory of axial channeling

The quantization of the transverse motion energy in the continuous potentials of atomic strings and planes can take place under passage of fast charged particles through crystals. The energy levels for electron moving in axial channeling regime in a system of parallel [110] atomic strings of a silicon crystal are found for the electron energy of order of several hundreds of MeV, when a total number of energy levels becomes large. High resolution of the spectral method permits its usage for investigation of quantum chaos problem.При прохождении быстрых заряженных частиц через кристалл может иметь место квантование энергии поперечного движения в непрерывных потенциалах атомных цепочек и плоскостей. Найдены уровни энергии электрона, движущегося в режиме аксиального каналирования в системе параллельных цепочек [110] кристалла кремния, для случая электрона с энергией порядка нескольких сотен МэВ, когда число уровней энергии становится велико. Высокая разрешающая способность метода позволяет использовать его для исследования проблемы квантового хаоса.При проходженнi швидких заряджених часток крiзь кристал може бути наявним квантування енергiї поперечного руху в неперервних потенцiалах атомних ланцюжкiв та площин. Виявлено рiвнi енергiї електрона, що рухається у режимi аксiального каналювання у системi паралельних ланцюжкiв [110] кристала кремнiю, для випадка електрона з енергiєю близько кiлькох сотень МеВ, коли число рiвнiв енергiї стає великим. Висока роздiльна здатнiсть методу дозволяє використовувати його для дослiдження проблеми квантового хаосу

Statistical properties of the energy levels in the axial channeling quantum theory

The energy of transversal motion of relativistic charged particles in the uniform potential of atomic strings of a crystal could be quantized. The energy levels of electrons axially channeled in the system of parallel [110] atomic strings of silicon crystal are obtained. The distribution of distances between neighbor energy levels in the quasi-classical region, where the levels density is high, is agreed with quantum chaos theory predictions.При каналировании быстрых заряженных частиц в кристалле может иметь место квантование энергии поперечного движения частицы в непрерывных потенциалах атомных цепочек. В предлагаемой работе найдены уровни энергии электронов, движущихся в режиме аксиального каналирования в системе параллельных атомных цепочек (на примере цепочек [110] кристалла кремния). Показано, что распределение межуровневых расстояний в квазиклассической области, где плотность уровней велика, согласуется с предсказаниями теории квантового хаоса.При каналюваннi швидких заряджених частинок у кристалi може бути наявним квантування енергiї поперечного руху в неперервних потенцiалах атомних ланцюжкiв. У запропонованiй роботi знайденi рiвнi енергiї електронiв, якi рухаються у режимi аксиального каналювання у системi паралельних атомних ланцюжкiв (на прикладi ланцюжкiв [110] кристала кремнiя). Показано, що розподiл мiжрiвневих вiдстанiв у квазикласичнiй областi, де щiльнiсть рiвнiв є великою, узгоджується з передбаченнями теорiї квантового хаосу

Incoherent bremsstrahlung in flat and bent crystals

Incoherent bremsstrahlung by high-energy particles in crystal is due to the thermal spread of atoms in relation to their equilibrium positions in the lattice. The simulation procedure developed earlier for the incoherent radiation is applied to the case of the electrons and positrons motion in the sinusoidally bent crystal. The results of simulation are in agreement with the data of recent experiments carried out at the Mainz Microtron MAMI. The possibility of use of the sinusoidally bent crystals as undulators is discussed.Некогерентное тормозное излучение частиц высокой энергии в кристалле обусловлено тепловым разбросом атомов относительно их равновесных положений в решетке. Развитая ранее процедура моделирования некогерентного излучения применена к случаю движения электронов и позитронов в синусоидально изогнутом кристалле. Результаты моделирования согласуются с данными недавних экспериментов на микротроне MAMI в Майнце. Обсуждается перспективность использования синусоидально изогнутых кристаллов в качестве ондуляторов.Некогерентне гальмівне випромінювання частинок високої енергії у кристалі обумовлено тепловим розкидом атомів відносно їх рівноважних положень у решітці. Процедура моделювання некогерентного випромінювання, що розвита раніше, пристосовується до випадку руху електронів та позитронів у сiнусоiдально вигнутому кристалі. Результати моделювання знаходяться у відповідності до даних недавніх експериментів на мікротроні MAMI у Майнцi. Обговорюється перспективність використання сiнусоiдально вигнутих кристалів як ондуляторiв

The prewave zone effect in transition radiation and bremsstrahlung by relativistic electron

The problem of measurement of bremsstrahlung characteristics in the process of sharp scattering of relativistic electron in the case when transverse distances responsible for radiation process have macroscopic size is considered. It is shown that in this case the results of measurements substantially depend on the size of detector and its position relatively to the scattering point. The problem of transition radiation by relativistic electron with nonequilibrium own field which was formed in the result of sharp scattering is considered. It is shown that the state of electron with nonequilibrium field manifests itself by suppression of transition radiation and by oscillation type of its characteristics dependence on the distance between the plate on which the radiation occurs, and the scattering point.Рассмотрена проблема измерения характеристик тормозного излучения при мгновенном рассеянии релятивистского электрона на большой угол в условиях, когда поперечные расстояния, ответственные за процесс излучения, имеют макроскопические размеры. Показано, что в этом случае результаты измерений существенно зависят от размера детектора и его положения относительно точки рассеяния. Рассмотрена задача о переходном излучении электрона с неравновесным собственным полем, который образовался в результате его резкого рассеяния. Показано, что состояние электрона с неравновесным полем проявляется в подавлении переходного излучения и осцилляторном характере зависимости его характеристик от расстояния между пластинкой, на которой происходит излучение, и точкой рассеяния.Розглянуто проблему вимірювання характеристик гальмівного випромінювання при миттєвому розсіянні релятивістського електрона на великий кут в умовах, коли поперечні відстані, що відповідають за процес випромінювання, мають макроскопічні розміри. Показано, що в цьому випадку результати вимірювань суттєво залежать від розміру детектора та його положення відносно точки розсіяння. Розглянута задача про перехідне випромінювання електрона з нерівноважним власним полем, що утворився в результаті його різкого розсіяння. Показано, що стан електрона з нерівноважним полем виявляється в приглушенні перехідного випромінювання та осциляційному характері залежності його характеристик від відстані між пластинкою, на якій відбувається випромінювання, і точкою розсіяння

Features of angular distributions of 1 GeV electrons scattered by thin silicon monocrystal

The result of theoretical and experimental investigations of angular distribution structure of 1 GeV electrons scattered by silicon crystal of 10 mm thickness are presented. The electron beam was falling on the crystal under different angles (from zero to the critical channeling angle) in respect to the crystal axis . The analysis of the experimental data was carried out with the help of computer simulation of electron beam passage through the crystal on the basis of binary collision model. It is shown, that the existence of several maxima in the angular distributions of scattered electrons is stipulated by contributions of different fractions of electron beam in crystal, namely: the channeled and the above-barrier. The combined technique (simulation-experiment) of investigation of elastic scattering makes it possible to obtain important quantitative information about relativistic electron beam dynamics in aligned crystals

Scattering of ultrarelativistic electrons in ultrathin crystals

Quantum theory is proposed of high energy electrons scattering in ultrathin crystals. This theory is based upon a special representation of the scattering amplitude in the form of an integral over the surface surrounding the crystal, and on the spectral method of determination of the wave function. The comparison is performed of quantum and classical differential scattering cross-sections in the transitional range of crystal thicknesses, from those at which the channeling phenomenon is not developed up to those at which it is established. It is shown that in this thickness range the quantum scattering cross-section, unlike the classical one, contains sharp peaks corresponding to some specific scattering angles, that is connected with the diffraction of the incident plane wave onto the periodically distributed crystal atomic strings. It is shown that the value of the scattering cross-section in the peaks varies periodically with the change of the target thickness. We note that this must lead to a new interference effect in radiation that is connected with the rearrangement of incident wave packet in transitional area of crystal thicknesses