การแผ่รังสีซิงโครตรอน

การแผ่รังสีซิงโครตรอน (อังกฤษ: synchrotron radiation) คือการแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่คล้ายคลึงกับการแผ่รังสีไซโคลตรอน แต่มีกำเนิดมาจากอนุภาคประจุที่เร่งขึ้นอย่างยิ่งยวด (เช่นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสง) ผ่านสนามแม่เหล็ก สามารถสร้างขึ้นได้ในอุโมงค์ซิงโครตรอน ส่วนในธรรมชาติจะพบได้จากอิเล็กตรอนความเร็วสูงเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กในอวกาศ รังสีที่เกิดขึ้นอาจแผ่ครอบคลุมสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าหลายย่าน ตั้งแต่ช่วงคลื่นวิทยุไปจนถึงแสงอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น อัลตราไวโอเลต รังสีเอ็กซ์ และรังสีแกมมา สามารถแบ่งประเภทได้ตามลักษณะการเกิดโพลาไรเซชั่นและสเปกตรัม

ลำพลังงานจากดาราจักร M87 (ภาพจากกล้องฮับเบิล) แสงสีน้ำเงินของลำพลังงานแผ่ออกมาจากแกนกลางดาราจักรกัมมันต์พุ่งไปทางด้านล่างขวา เป็นผลจากการแผ่รังสีซิงโครตรอน

กลไกการแผ่รังสี

เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานสูงสัมพัทธ์ถูกบังคับให้เดินทางเป็นเส้นโค้งผ่านสนามแม่เหล็ก จะทำให้เกิดการแผ่รังสีซิงโครตรอนขึ้น ซึ่งคล้ายคลึงกับเสาอากาศวิทยุ แต่แตกต่างกันเนื่องจากความเร็วอันสูงยิ่งยวดจะทำให้ความถี่ที่สังเกตเปลี่ยนแปลงไปตามหลักการของดอพเพลอร์ด้วยตัวแปร $\gamma$ Lorentz contraction ที่สูงยิ่งยวดจะกระแทกคลื่นความถี่นั้นอีกด้วย $\gamma$ อีกตัวหนึ่ง ทำให้ยิ่งทวีความถี่ของ GeV อิเล็กตรอนให้เข้าไปสู่ย่านรังสีเอ็กซ์ ผลกระทบอีกประการหนึ่งจากสัมพัทธภาพคือ รูปแบบการแผ่รังสีจะถูกบิดเบือนไปจากรูปแบบไดโพลเนื้อเดียวที่น่าจะเกิดจากทฤษฎีอื่นที่ไม่สัมพัทธ์ กลายไปเป็นลำอนุภาครังสีที่พวยพุ่งไป เหตุนี้การแผ่รังสีซิงโครตรอนจึงเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอ็กซ์ที่สว่างที่สุดเท่าที่เรารู้จัก

ดูเพิ่ม

• การแผ่รังสีไซโคลตรอน
• Relativistic beaming
• Radiation reaction

แหล่งข้อมูลอื่น

• Cosmic Magnetobremsstrahlung (synchrotron Radiation), by Ginzburg, V. L., Syrovatskii, S. I., ARAA, 1965
• Developments in the Theory of Synchrotron Radiation and its Reabsorption, by Ginzburg, V. L., Syrovatskii, S. I., ARAA, 1969
• Lightsources.org
• X-Ray Data Booklet