[科普中国]-同步加速辐射

简介

这种辐射的特点是：①辐射功率强。②方向性强：辐射主要限制在以电子运动方向为轴线的、半张角的窄小角锥之内，γ越大,角锥越窄小。③辐射具有连续谱:极大频率。故γ越大,极大频率越高。④显著的偏振特性。一般在螺旋轨道运动时，辐射是椭圆偏振的。

在天体物理中，同步加速辐射是一种重要的辐射机制。目前普遍认为，很多具有幂律谱形式的、有偏振特性的非热宇宙射电辐射正是这种同步加速辐射，例如射电星系、一般星系和超新星遗迹的射电辐射等。在太阳的射电辐射中也观测到同步加速辐射。此外，在蟹状星云、某些射电星系和类星体中，还观测到可见光和 X射线的同步加速辐射。

同步辐射的功率同步辐射的总功率可以表示成：

其中，ρ是粒子运动的轨道半径，运动速率。上式表明，对于给定轨道半径和速率的粒子，其同步辐射的功率与粒子能量的四次方成正比，与质量的四次方成反比。

在给定磁场的情况下，同步辐射的总功率可以表示成：

上式采用高斯单位制，是电子经典半径，α是电子速率与磁场的夹角。可见，对于相对论性电子，β≈1，同步辐射的功率与电子能量γ的平方成正比。对于具有各向同性速度分布的电子，平均辐射功率：

同步辐射的谱分布在圆轨道的情况下，同步辐射的谱分布与回旋辐射类似。

同步辐射的辐射寿命电子由于同步辐射而损失能量。损失大部分能量的时间为同步辐射的辐射寿命：