Pole magnetyczne wytwarzane przez wiązkę protonów o trójwymiarowym rozkładzie Gaussa

Abstrakt

Artykuł zawiera opis własnej metody obliczania natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego, które są wytwarzane przez paczki wchodzące w skład relatywistycznej wiązki protonów. Rozkład przestrzenny gęstości ładunku elektrycznego w tej paczce opisywany jest trójosiowym rozkładem Gaussa. Metoda polega na obliczeniu składowych natężenia pola elektrycznego w układzie poruszającym się wraz z paczką, a następnie zastosowaniu transformacji Lorentza dla pola elektromagnetycznego. W wyniku tego otrzymuje się wartości składowych natężenia pola elektrycznego i indukcji pola magnetycznego w układzie spoczywającym, gdzie mogą być umieszczane próbki badane w tych polach. Wyprowadzone przy użyciu tej metody wzory zostały zebrane w tabelach i przedyskutowane. Wzory te zastosowano do obliczeń na przykładzie paczek protonów, przyspieszanych w akceleratorze LHC. Otrzymane wyniki przedstawiono na wykresach i także przedyskutowano. Użyteczne wartości indukcji pola magnetycznego i natężenia pola elektrycznego są bardzo zbliżone do wartości otrzymanych we wcześniej opublikowanym artykule, w którym zastosowano jednoosiowy rozkład Gaussa. Przedstawione w tym artykule wyniki również potwierdzają możliwości wykorzystania takich paczek cząstek, jako źródła silnych, impulsowych pól magnetycznych, użytecznych m.in. do badań w fizyce ciała stałego, fizyce fazy skondensowanej i elektronice.