Циклотронне випромінювання

Циклотронне випромінювання — випромінювання електромагнітних хвиль нерелятивістськими зарядженими частинками, що рухаються по колу. Аналогічне випромінювання релятивістських частинок називається синхротронним.

Циклотронне випромінювання виникає здебільшого при русі зарядженої частинки в магнітному полі. В такому випадку його називають також магнітногальмівним. В однорідному магнітному полі класична заряджена частинка, наприклад, електрон рухається вздовж гвинтової лінії, вісь якої направлена вздовж силових ліній магнітного поля. В площині, перпендикулярній осі силовим лініям поля, частинка описує коло, обертаючись із так званою циклотронною частотою

${\omega }_H=\frac{eB}{mc}$ (в системі СГС),

де $e$ — електричний заряд, $B$ — магнітна індукція, $m$ — маса частинки, $c$ — швидкість світла.

Оскільки при такому русі частинка має прискорення, вона випромінює електромагнітні хвилі, які називають циклотронним випромінюванням. Спектр циклотронного випромінювання лінійчастий з основним піком на циклотронній частоті й обертонами на кратних частотах.

Загальна інтенсивність магнітогальмівного випромінювання при русі зарядженої частинки по колу в магнітному полі дається формулою

$I=\frac{2e^4{B}^2{v}^2}{3m^2{c}^5(1-v^2/c^2)}\approx \frac{4e^4{B}^{2}E}{3m^3{c}^5}$,

де $I$ — інтенсивність, $e$ — електричний заряд частинки, $m$ — її маса, $v$ — швидкість, $E$ — енергія, $B$ — магнітна індукція, $c$ — швидкість світла.

Назва циклотронне випромінювання походить від циклотронів, в яких це випромінювання призводить до втрат зарядженими частинками енергії, тобто є небажаним ефектом. Крім прискорювачів, циклотронне випромінювання виникає також у плазмі в магнітному полі, зокрема в плазмі астрономічних об'єктів.