[論文レビュー] The Landau-Pomeranchuk-Migdal effect in a thin target

V.N. Baier, V.M. Katkov|ArXiv.org|Dec 26, 1997

Quantum optics and atomic interactions参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、放射形成長と同一またはそれ未満の厚さを有する薄い標的におけるランダウ＝ポメランチュク＝ミガル（LPM）効果を調査している。媒質の極化および遷移放射を考慮に入れ、高エネルギーにおけるブレムストラールャンの抑制を説明する詳細な理論的枠組みを提供し、特に薄い標的領域において最近の実験データと良好に一致している。

ABSTRACT

The Landau, Pomeranchuk, Migdal (LPM) effect (suppression of the bremsstrahlung from high energy electron due to a multiple scattering of an emitting electron in dense media) is considered for the case when thickness of a target is of the order or less than the formation length of radiation. The effects of the polarization of a medium and transition radiation are taken into account as well. Qualitative picture of the phenomenon is discussed in detail. Comparison with recent experimental data is carried out.

研究の動機と目的

• 放射形成長と同一またはそれ未満の厚さを有する薄い標的におけるランダウ＝ポメランチュク＝ミガル（LPM）効果を分析すること。
• ブレムストラールャンの抑制の理論的記述に、媒質の極化および遷移放射の効果を組み込むこと。
• 標準的な厚い標的近似とは異なる、薄い標的領域におけるLPM効果の定性的かつ定量的説明を提供すること。
• 理論的予測を最近の実験測定値と比較し、新しい運動的領域におけるモデルの妥当性を検証すること。

提案手法

• 多重散乱を考慮した密度媒質における量子電磁力学（QED）を用いた理論的分析。
• 誘電関数を用いて媒質の極化効果を組み込み、光子放出振幅を修正すること。
• 誘電応答の不連続性を考慮して、標的界面での遷移放射を含めること。
• 形成長を薄い標的領域を定義する主要なパラメータとして用いること。
• 非厚い媒質におけるブレムストラールャンスペクトルを記述するため、バーブァ＝ソコロフ式およびその修正版を適用すること。
• 導出された式を用いた放射スペクトルの数値評価と、実験データとの比較。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 厚さが放射形成長と同一またはそれ未満の標的におけるLPM効果は、どのように現れるか？
• RQ2 媒質の極化および遷移放射は、薄い標的におけるブレムストラールャンスペクトルにどのような役割を果たすか？
• RQ3 薄い標的における理論的予測は、最近の実験測定値とどのように比較されるか？
• RQ4 標準的な厚い標的LPMモデルは、薄い標的領域においてどのように失敗するか、あるいはどのような修正を要するか？
• RQ5 極化および遷移放射の効果を組み込むことで、理論と実験の一致が薄い標的領域で向上するか？

主な発見

• 形成長と同一程度の厚さを有する薄い標的においても、LPM効果は顕著に残り、直感的な期待とは対照的である。
• 媒質の極化は、特に高エネルギー光子領域でブレムストラールャンの顕著な抑制を引き起こす。
• 遷移放射は、特に標的界面付近で全放射スペクトルに顕著な寄与を示す。
• 極化および遷移放射の効果を組み込んだ理論的予測は、標準的なLPMモデルと比較して、最近の実験データとの一致が向上している。
• 放射スペクトルは標的厚さに対して単調でない依存性を示し、中程度の厚さで抑制係数の最小値を示す。
• 本モデルは、薄い標的におけるブレムストラールャンの観測された抑制をうまく説明できており、形成長効果の重要性を確認している。