Омельченко В. Д. Когерентні та некогерентні ефекти в розсіюванні частинок великої енергії на тонких мішенях. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 104 – «Фiзика та астрономiя». – Інститут теоретичної фізики імені О.І. Ахієзера Національного наукового центру «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, – Нацiональний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, Харкiв, 2024.
Дисертаційна робота присвячена аналітичному опису процесу розсіювання релятивістських заряджених частинок на стаціонарних і рухомих мішенях у борнівському та ейкональному наближеннях квантової електродинаміки, знаходженню відповідних диференціальних перерізів розсіювання та дослідженню когерентних і некогерентних ефектів у розсіюванні.
Розділ 1 присвячено огляду літератури по темі дисертації. На основі досліджених джерел сформульовано задачі роботи.
У Розділі 2 отримано диференціальні перерізи розсіювання релятивістських заряджених частинок на різних конфігураціях атомів у мішені у першому борнівському наближенні на підставі розгляду інтерференційного фактора Лауе-Брегга. Продемонстровано розділення отриманих диференціальних перерізів розсіювання на перерізи когерентного та некогерентного розсіювання. Показаний граничний перехід від диференціального перерізу розсіювання на сукупності впорядкованих паралельних ланцюжків атомів до перерізу розсіювання
на сукупності паралельних кристалічних площин у моделі рівномірного розподілу атомів у кожній площині.
У Розділі 3 отримано в ейкональному наближенні диференціальний переріз розсіювання релятивістських заряджених частинок на площині атомів у моделі рівномірного розподілу атомів. У ейкональному наближенні в цій роботі не враховуються поправки, пропорційні від’ємним степеням імпульсу. Показано, що вираз для диференціального перерізу в ейкональному наближенні переходить у відповідний вираз в борнівському наближенні у граничному випадку достатньо тонкої мішені. Розрахунки диференціального перерізу в ейкональному наближенні здійснювалися у тому числі за допомогою методу стаціонарної фази та методу Лапласа.
У Розділі 4 у ейкональному наближенні досліджено процес райдужного розсіювання релятивістських заряджених частинок на площині атомів у моделі рівномірного розподілу атомів. Також розраховано диференціальний переріз розсіювання в цьому випадку при віддаленні переданого імпульсу від точки райдуги з урахуванням інтерференції амплітуд розсіювання, які відповідають однозначним гілкам залежності прицільного параметра від переданого імпульсу. Для отримання виразу для диференціального перерізу розсіювання використано наближені та чисельні методи.
Розділ 5 присвячено отриманню хвильової функції в ейкональному наближенні для розсіювання ульрарелятивістської частинки у часозалежному чотирипотенціалі пучка ультрарелятивістських заряджених частинок. Отримано першу поправку до фази хвильової функції в ейкональному наближенні, диференціальний переріз розсіювання ультарарелятивістських частинок на пучку ультрарелятивістських частинок у ейкональному наближенні та перевірено виконання закону збереження енергії в такому випадку. Розглянуто випадок плоского пучка. У цій роботі плоским пучком називається пучок, який у поперечній до напрямку руху площині має гаусів розподіл уздовж однієї з осей і нульову
товщину вздовж іншої. Отримано фазу хвильової функції для частинки, розсіяної на плоскому пучку-мішені. За допомогою чисельних методів і методу стаціонарної фази були отримані диференціальні перерізи розсіювання ультрарелятивістських заряджених частинок на плоскому пучку ультрарелятивістських частинок для різної кількості частинок у пучку.
Практичне використання результатів цієї роботи передбачає застосування цих теоретичних результатів для опису процесу розсіювання, який є складовою сучасних експериментів на існуючих і майбутніх прискорювачах елементарних частинок, таких як SuperКЕКB (Японія), Великий адронний колайдер (ЦЕРН), ILC, FCC та інших. Аналіз перерізів райдужного розсіювання може допомогти досліджувати вигляд міжатомного потенціалу мішеней. Отримані в цій роботі вирази для диференціальних перерізів розсіювання можуть бути використані як для постановки експериментів щодо дослідження квантових явищ при розсіюванні релятивістських заряджених частинок на орієнтованих кристалах, так
і для теоретичного опису процесу випромінювання, який визначається особливостями розсіювання.
Ключові слова: квантова електродинаміка, фізика високих енергій, розсіювання, диференціальний переріз розсіювання, райдужне розсіювання, ейкональне наближення, борнівське наближення.
