二维相对论运动等离子体的介电率张量

定义了相对论性运动等离子体的物理模型.利用荷流体的微扰理论，研究了该系统二维扰动现象及背景离子下的束-波互作用问题，导出了该系统的介电率张量.研究表明，相对论运动等离子体系统属复杂的色散荷流体介质并呈复杂的空间电磁不均匀性.数值模拟计算给出了相对论运动等离子体系统的介电率对波频率、电子能量以及空间坐标的响应. 关键词： 等离子体 荷流体 介质 电磁理论     

相对论效应对大振幅电子等离子体振荡破裂影响的数值模拟

通过数值求解符拉索夫方程和泊松方程，研究了相对论效应和温度效应对等离子体振荡破裂的影响. 不考虑相对论效应情况下，初始扰动幅度较小时，不会发生等离子体振荡破裂，系统具有时间周期性. 此时电子温度的增加，会使得等离子体振荡最大幅度减小. 考虑相对论效应时，即使初始的等离子体电子密度扰动幅度不大，随着时间演化，相对论效应也能导致等离子体振荡破裂，而且初始电子密度扰动越小，产生等离子体振荡破裂所需时间越长. 在初始电子密度扰动较大时，无论考虑和不考虑相对论效应都会出现波破裂，但两者的结果有很大不同. 此外温度效应会降低能发生等离子体波破裂的阈值；等离子体波的相速度越大，能产生的波破裂现象也越明显. 关键词： 等离子体振荡 相对论效应 振荡破裂     

He原子非相对论基态能量的变分计算

本文指出了一种现象:当忽略原子核的运动时,He原子非相对论基态变分能量的计算值将会低于实验值.考虑对原子核运动的修正后,通过使用一个带松弛坐标参数k的变分波函数对He原子的非相对论基态能量进行了变分计算,得到比较满意的结果.此计算与变分原理一致.     

类氩体系基态能量的相对论修正

以相对论修正哈密顿(包括质量修正、单体和双体达尔文修正、自旋-自旋接触相互作用)的张量形式为基础,借助不可约张量理论导出了类氩体系基态能量的相对论修正的解析表达式.在斯莱特表象中完成了所有的角向积分和自旋求和计算,能量的相对论修正式用径向矩阵元的线性组合来表示.对类氩体系基态能量的相对论修正值进行了具体计算,修正后基态能量与实验值的相对误差小于0.0459%.     

氢原子基态能量的简化计算

本文从氢原子的相对论能量和测不准关系出发，简化计算了氢原子的非相对论与相对论的基态能量，并和分别用精确的薛定谔理论与狄拉克理论计算的结果一致．     

统计自洽场INFERNO模型中电子共振态

对Liberman的统计自洽场INFERNO模型中的电子共振态进行研究,计算金属铀在两个温度密度点处的电子共振态,给出共振能量区间内电子的态密度,波函数,相移因子随能量的变化及位相-振幅形式的波函数中的位相随能量的变化,得到与非相对论情况下完全一致的结果.     

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的能谱角度谱研究

光子与相对论麦克斯韦分布电子散射的描述及能谱角度谱计算非常复杂且费时.本文提出了一种光子与相对论麦克斯韦速度分布电子散射的蒙特卡罗(MC)模拟方法,该方法能够细致模拟高温等离子体中任意能量光子与任意温度电子的Compton和逆Compton散射问题.对于散射后光子的能谱和角度谱参数,可以根据电子温度抽样若干不同状态的电子,分别模拟其与光子发生散射,可以得到各次散射后的光子能量和偏转角度,取统计平均后的结果即可获得该光子与该温度电子散射的能谱和角度谱分布.根据该方法编写了光子与相对论电子散射MC模拟程序,开展了高温全电离等离子体中光子与相对论电子散射的能谱角度谱计算和分析,分析结果显示:热运动电子将展宽出射光子能谱,且低能光子与高温电子散射后的蓝移现象明显;出射光子的角度谱很复杂,其决定于入射光子能量、出射光子能量及电子温度.基于该方法计算并以数表形式给出的光子-相对论电子散射能谱角度谱数据,可以供辐射输运数值模拟程序使用.     

氩原子和类氩离子相对论修正

以相对论修正哈密顿(包括质量修正、单体和双体达尔文修正、自旋-自旋接触相互作用)的球张量形式为基础, 借助不可约张量理论导出了类氩体系基态能量的相对论修正的解析表达式. 在斯莱特表象中完成了所有的角向积分和自旋求和计算, 能量的相对论修正式用径向矩阵元的线性组合来表示.对类氩体系基态能量的相对论修正值进行了具体计算,相对误差均小于0.0459%     

类铍离子激发态的能量计算

采用多组态相互作用方法及Rayleigh- Ritz变分法,计算了类铍O4+离子1s22s2p3Po态的非相对论能量,并详细分析了如何选择质量最好的变分波函数.运用截断变分方法进一步饱和函数空间得到能量的改进量,并考虑相对论修正、质量极化效应等获得了相对论能量计算值.计算结果表明,此理论计算方法可得到高精度的能量计算值.     

黑体辐射中两类粒子的辐射规律

考虑到相对论效应,采用量子统计的方法,得到了满足Bose-Einstein统计分布和Fermi-Dirac统计分布的两类粒子的黑体辐射公式（包括Planck黑体辐射公式）．发现辐射谱不仅与黑体的辐射温度有关,还与辐射粒子的能量、化学势和种类有关．辐射强度与辐射粒子的能量、静质量、简并因子有关。     

强流电子束中ν/γ的物理意义

 从Lawson和Humphries公式以及强流束中的储能导出ν/γ的表达式(ν为Budker参数,γ为相对论因子),对它的物理含义作了充分说明。可用它来表征强流束的总体性质,它代表了强流束的自场横向电磁能与轴向动能之比。     

强流电子束中ν/γ的物理意义

从Lawson和Humphries公式以及强流束中的储能导出ν/γ的表达式(ν为Budker参数,γ为相对论因子),对它的物理含义作了充分说明。可用它来表征强流束的总体性质,它代表了强流束的自场横向电磁能与轴向动能之比。     

Fr原子的激发态结构

应用自洽场理论方法,计算了Fr的里德堡态能级结构。与精确的实验比较,符合良好。还阐明了高Z元素的相对性效应,高Z元素的能级结构计算需采用相对论性理论方法。 关键词：     

近垂直传播电子回旋寻常波的传播和吸收特性的解析研究

对近垂直入射的电子回旋寻常波的传播和吸收，用相对论等离子体色散关系进行了分区分析，获得了共振层附近内区O－模与X－模的耦合的准确表达式，该结果与非相对论近似下的结论有重大差别，获得了波衰减因子的解析表达式，波的衰减因子由两部分组成：O－模的相对论衰减及与O－模耦的X－模的衰减。     

Measurement of the correlation between electron spin and photon linear polarization in atomic-field bremsstrahlung

Atomic-field bremsstrahlung has been studied with a longitudinally polarized electron beam. The correlation between the initial orientation of the electron spin and the angle of photon polarization has been measured at the photon high energy tip region. In the time reversal this corresponds to a so-far unobserved phenomenon of production of longitudinally polarized electrons by photoionization of unpolarized atoms with linearly polarized photons. The results confirm the fully relativistic calculations for radiative recombination and suggest a new method for electron beam polarimetry.     

高功率微波器件中脉冲缩短现象的粒子模拟

脉冲缩短是高功率微波器件的一个普遍现象，它阻碍了输出微波能量的进一步提高，是高功率微波研究领域中急待解决的问题.以相对论返波管作为研究对象，运用粒子模拟的方法，研究了器件表面的爆炸发射、电子束电压和电流的脉动对输出微波性能的影响，从中得到了一些有益的结论，指出由强电场引起的慢波系统表面的爆炸发射是产生脉冲缩短的重要因素 ，电子束电流和束电压的脉动也会引起脉冲缩短，并提出了相应的克服方法. 关键词： 高功率微波器件 相对论返波管 脉冲缩短 粒子模拟     

自由电子激光的能量转换

根据Ｗｅｉｚｓａｃｋｅｒ－Ｗｉｌｌｉａｍｓ近似，把自由电子激光模拟成相对论性电子与赝光子的碰撞，而光子被散射．按照这个物理模型，研究了电子与光子的能量交换，得到了散射光子能量与碰撞前光子能量之间的关系：ε_p=4γ²ε_p⁽⁰⁾散射光子能量的放大是以电子消耗能量为代价的分析。计算了能量交换的规模，并得出自由电子激光中能量转换效率最大为５０％. 关键词：     

Relativistic Hall effect

We consider the relativistic deformation of quantum waves and mechanical bodies carrying intrinsic angular momentum (AM). When observed in a moving reference frame, the centroid of the object undergoes an AM-dependent transverse shift. This is the relativistic analogue of the spin-Hall effect, which occurs in free space without any external fields. Remarkably, the shifts of the geometric and energy centroids differ by a factor of 2, and both centroids are crucial for the Lorentz transformations of the AM tensor. We examine manifestations of the relativistic Hall effect in quantum vortices and mechanical flywheels and also discuss various fundamental aspects of this phenomenon. The perfect agreement of quantum and relativistic approaches allows applications at strikingly different scales, from elementary spinning particles, through classical light, to rotating black holes.     

Attosecond X-ray pulse obtained from linear Thomson scattering

Linear Thomson scattering by a relativistic electron of a short pulse laser has been investigated by computer simulation. Under a laser field with a pulse of 33.3-fs full-width at half-maximum, and the initial energy of an electron of γ₀=10, the motion of the electron is relativistic and generates an ultrashort radiation of 76-as with a photon wave length of 2.5-nm in the backward scattering. The radiation under a high relativistic energy electron has better characteristic than under a low relativistic energy electron in terms of the pulse width and the angular distribution.     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.