КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 18-72-10137
НазваниеИзлучение заряженных сгустков в диэлектрических и гофрированных волноводах с открытыми апертурами, а также в открытых диэлектрических и плазменных структурах
Руководитель Галямин Сергей Николаевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" , г Санкт-Петербург
Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-403 - Радиофизика, статистическая радиофизика
Ключевые слова Излучение Вавилова-Черенкова, дифракционное излучение, теория дифракции, волновод, волновод с открытым концом, открытый волновод, гофрированный волновод, диэлектрик, терагерцовое излучение, замагниченная плазма, плазменный слой, кильватерное ускорение, кильватерное ускорение в плазме
Код ГРНТИ29.35.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В проекте в первую очередь будет исследован ряд задач теории волноводов со сложным диэлектрическим заполнением, сложными границами и открытыми апертурами в случае возбуждения рассматриваемых структур полем пролетающего через них заряженного сгустка. С практической точки зрения, отмеченные задачи актуальны, по крайней мере, для таких областей как диэлектрическое кильватерное ускорение (dielectric wakefield acceleration) и перспективные источники мощного терагерцового излучения на основе диэлектрических структур, возбуждаемых короткими релятивистскими сгустками (beam driven terahertz source). В рамках проекта планируется проанализировать влияние неоднородностей в кильватерной структуре на создаваемое поле, а также решить несколько задач об излучении сгустков (и их последовательностей) при вылете из волноводов со сложным диэлектрическим заполнением и открытыми срезами. При исследовании волноводов с гофрированными стенками будет рассмотрена ситуация, когда период гофрирования существенно меньше характерных длин волн излучения. Такая постановка (для задач с возбуждением в виде движущегося сгустка) нетипична, т.к. большинство работ посвящено анализу излучения Смита-Парселла, длины волн которого сопоставимы с периодом структуры. С теоретической точки зрения, решение поставленных задач послужит дальнейшему развитию строгих методов теории дифракционного излучения. Следует отдельно отметить, что классические подходы теории дифракции требуют существенной модификации при переходе от вакуумных структур к структурам с диэлектриком или гофрированием. Дополнительная модификация этих подходов возникает в связи с наличием в рассматриваемых задачах источника в виде движущегося заряда (сгустка). При этом, излучение заряда, вылетающего из открытого конца круглого волновода с диэлектрическим заполнением (в частности, слоистым), до настоящего момента не было детально рассмотрено в научной литературе в строгой формулировке (за исключением серии работ членов коллектива проекта по близкой тематике). Та же ситуация имеет место для аналогичных задач с диэлектриком и гофрированной стенкой полубесконечного волновода.
Во второй части проекта рассматривается ряд задач об излучении заряда при взаимодействии с диэлектрическими объектами конечных размеров (мишеней), имеющих несколько граничных поверхностей. Практическая ценность решения этих задач обусловлена перспективами применения описанных объектов для создания систем невозмущающей диагностики заряженных сгустков в современных ускорителях и коллайдерах. В теоретическом аспекте следует сказать, что обсуждаемые задачи, ввиду сложности своей геометрии, не могут быть решены строго математически, а значимым аналитическим результатом в таких ситуациях целесообразно считать приближенный метод с контролируемой погрешностью. В рамках данной части проекта мы планируем применять и развивать собственный комбинированный приближенный подход (разработанный и верифицированный в предшествующих работах участников проекта), который позволяет решать целый класс родственных проблем, а получаемые при этом результаты обладают асимптотической точностью по отношению к малому параметру задачи. Также во второй части проекта планируется провести анализ электромагнитного поля заряда в слое замагниченной холодной плазмы (hollow plasma channel). Актуальность рассмотрения этой проблемы связана с недавними успехами, достигнутыми в реализации схемы плазменного кильватерного ускорения (plasma wakefield acceleration) для двух протонных сгустков в таком слое. В проекте предполагается исследовать возможности для дополнительного управления структурой ускоряющего поля с помощью внешнего магнитного поля, что не исследовалось до настоящего времени.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ