Ученые из Международной научно-исследовательской лаборатории «Излучение заряженных частиц» НИЯУ МИФИ, ведущие исследования в области фотоники, построили обобщенную теорию так называемого обратного комптоновского рассеяния в терминах светимости, подходящую как для классического, так и для квантового режима. Этот процесс — один из перспективных способов генерации излучения в широком диапазоне частот, от рентгеновского до терагерцового.

Обратное комптоновское рассеяние — очень важный физический эффект, который заключается в том, что при столкновении фотона с движущимся электроном электрон в некоторых случаях теряет часть энергии, а фотон- наоборот, приобретает. Используя обратное комптоновское рассеяние на физических установках, например, создают фотоны сверхвысоких энергий.

Разработка способов получения такого излучения стала крайне актуальной в последнее десятилетие из-за широкой области применений, включая диагностику плазмы, радары высокого разрешения, биомедицинские исследования и высокоскоростную связь.

Полученная учеными НИЯУ МИФИ теория позволяет найти оптимальные параметры процесса, включающие в себя определенные углы поворота электронного и лазерного пучков, реализуя так называемую краб-кроссинг геометрию, аналитического описания которой до сих пор не было. Эти результаты оптимизируют процесс комптоновского рассеяния, многократно увеличивая светимость, что будет способствовать разработке более яркого и компактного источника терагерцового излучения (или Т-лучей).

Результаты опубликованы в статье A. P. Potylitsyn, D. V. Gavrilenko, M. N. Strikhanov, and A. A. Tishchenko, Crab crossing in inverse Compton scattering, Phys. Rev. Accel. Beams 26, 040701 (2023). Исследование проведено в рамках подпроекта «Терагерцовая фотоника на основе метаматериалов и наноплазмоники» стратегического проекта «Радиофотоника и квантовая сенсорика».