№41 - лабораторія квантової електродинаміки в сильних магнітних полях

Завідувач лабораторії к.ф.-м.н., доц., с.н.с. Холодов Р.І.

Лабораторія квантової електродинаміки в сильних магнітних полях створена 01 березня 2012 р. на основі групи № 401 -прикладних методів теорії поля теоретичного відділу.

Співробітники лабораторії: зав. лаб. Холодов Р.І., с.н.с. Кравченко С.М., пров. н.с. Кульментьєв О.І., н.с. Новак О.П., студ. Люльченко С., студ. Вечірка В., асп. Хелемеля О., асп. Дяченко М.М.

Напрямки досліджень

вивчення проблеми знака заряду в теорії електронного охолодження;
дослідження взаємодії антипротонів з електронним замагніченим газом методом квантової теорії поля;
розрахунок сили тертя антипротонів у замагніченій плазмі в рамках діелектричної моделі;
розвиток моделі парних зіткнень в теорії електронного охолодження з урахуванням багатократних зіткнень;
вивчення солітоноподібного руху електронів як додатковий механізм втрат енергії антипротонів в електронному охолодженні;
комп’ютерне моделювання (зокрема PIC) процесів, що відбуваються при зіткненнях між пучками заряджених частинок й пучками частинок і речовиною.
визначення хвильової функції електрона в полі двох кулонівських центрів;
вивчення процесу спонтанного народження електрон-позитронних пар електростатичним полем двох ядер;
дослідження народження електрон-позитронних пар при зіткненні важких іонів в області м'якого релятивізму в рамках підходу Бете-Максимона;
узагальнення методу еквівалентних фотонів для процесу народження пар в області помірно релятивістських енергій;
дослідження КЕД процесів в магнітному полі рухомих важких ядер;
теорія аномальних піків в каналі народження пар при зіткненні важких іонів;
дослідження зсуву поляризації фотона в магнітному полі рухомих іонів;

Основні досягнення

2016

В рамках квантово-польового підходу розвинуто теорію процесу втрати енергії важкою зарядженою частинкою в електронному газі з анізотропним розподілом температури. Чисельно знайдено залежність гальмівної здатності електронного газу з анізотропним розподілом за швидкостями від швидкості налітаючої частинки для довільних кутів вльоту. Для анізотропної температури, характерної для задачі електронного охолодження (Tpar/Tperp = 10-3), сила тертя на порядок перевищує аналогічну у випадку з ізотропною температурою, що добре узгоджується з експериментальними даними.

(Хелемеля О.В., Холодов Р.І.)

2014

Розглянуто процес народження електрон-позитронної пари двома фотонами в сильному магнітному полі. Визначено умови резонансу та одержано вирази для імовірності процесу з урахуванням спінів електрона та позитрона та поляризації фотонів для випадку народження пари на низькі збуджені рівні. Показано, що резонансне народження пари жорстким викривним та вторинним фотонами в магнітосфері пульсару може робити помітний внесок в генерацію електрон-позитронної плазми. Знайдено критичну концентрацію вторинних фотонів, при перевищенні якої двофотонний процес є ефективнішим від однофотонного.

(Новак О. П., Дяченко М. М., Холодов Р. І.)

2013

У рамках дiелектричної моделi знайдено втрати енергiї антипротона у замагнiченому електронному газі з анізотропною температурою. Показано, що чисельні розрахунки втрат енергії, проведені за допомогою розробленого коду з використанням технології паралельного програмування MPI (Message Passing Interface), співпадають з отриманими в рамках квантової теорії поля аналiтичними виразами у випадку поздовжнього та поперечного магнiтному полю рухiв антипротона в лінійному наближенні за температурою.

(чл.-кор. НАН України Мирошнiченко В.I., Холодов Р.I., Хелемеля О.В.)

O.V. Khelemelya, R.I. Kholodov. Quantum field methods in the electron cooling. ProblemsOf Atomic Science And Technology, 2013, N3(85), p.53-57.
О.В.Хелемеля, Р.I. Холодов, В.I. Мирошнiченко. «Дiелектрична модель енергетичних втрат важкої зарядженної частинки при русi в холодному замагнiченому електронному газi». Укр. фiз. журн. 2013. Т. 58, No 8.

2012

Вперше теоретично досліджено процес резонансного народження електрон-позитронної пари електроном в магнітному полі поблизу порогу процеса та знайдено вирази для повної імовірності процесу. Проведено порівняння одержаних результатів з даними експеримента зі спостереження народження електрон-позитронних пар в зіткненнях високоенергетичного електронного пучка з тераватним лазерним імпульсом (SLAC National Accelerator Laboratory, 1997). Розрахована кількість утворених електрон-позитронних пар становить N~80, що добре узгоджується з експериментальним значенням N=106 ± 14.