МГУ имени М.В.Ломоносова
Физический факультет

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ В ЛАБОРАТОРНЫХ И АСТРОФИЗИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Профессор В.И.Денисов

На третьем курсе физического факультета преподаватели нашей кафедры знакомят студентов с электродинамикой Максвелла. Линейная электродинамика - теория электромагнитных процессов в различных средах и в вакууме, но это лишь первое приближение более общей нелинейной теории. Развитие квантовой теории показало (W. Heisenberg and H. Euler, Z. Phys., 1936, Bd. 26, S. 714.), что линейная электродинамика Максвелла применима только в случае, когда величина электромагнитных полей значительно меньше характерного значения Bq=4,41x1013Гс. В 1997 г. было получено экспериментальное подтверждение нелинейности электродинамики в вакууме. На Стенфордском линейном ускорителе при рассеивании фотонов на жестких гамма квантах был получен эффект предсказанный Гейзенбергом и Эйлером в 1936 г. - рождение виртуальных электрон-позитронных пар.

В настоящее время в научной литературе рассматривается несколько таких нелинейных теорий, которые предлагают несколько теоретических моделей нелинейной электродинамики в вакууме: электродинамика Борна-Инфельда и Гейзенберга-Эйлера. В случае слабых полей эти теории можно обобщить и привести к так называемому пост-Максвелловскому приближению с единым лагранжианом который будет описывать ту или иную теорию в зависимости от того какое значение принимают его модельные параметры.

Огромный интерес вызывает экспериментальная проверка правильности этих теорий. В случае обнаружения теоретически предсказанных эффектов мы сможем сказать какая из предложенных ранее электродинамик дает лучшее описание эксперимента.

К сожалению в данный момент проверка этих эффектов в лабораторных условиях невозможна, необходимо достичь определенного значения полей и исследовать рассеяние фотонов на высокоэнергетичных гамма квантах, так как в этом случае последние срабатывают как очень хорошее "зеркало", чего нельзя сказать о протонах используемых в Большом Адронном Коллайдере. В данный момент запущен проект строительства синхротронного ускорителя в Иордании - SESAME (Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East), который решит проблему лабораторного эксперимента в этой области. Возможны нелинейно-электродинамические эксперименты на прототипах LIGO (влияние импульсного магнитного поля на распространение электромагнитных волн), эксперименты на кольцевых лазерах (высокоточная проверка принципа эквивалентности Эйнштейна).

Интересна проверка проявлений эффектов нелинейности электродинамики вакуума в астрофизических условиях. Нашей группой предложен способ изучения гравитационных свойств нейтрино, возникающих при взрыве Сверхновой 2 типа, предсказаны эффекты линзирования, генерации второй гармоники и появление временной задержки у сигнала, прошедшего через магнитное поле пульсаров и магнетаров.

Проверка последнего эффекта возможна в случае размещения на научном космическом аппарате детектора рентгеновских волн с возможностью измерения поляризации, над которым уже работают в НИИЯФ МГУ.

Последние публикации:

1. Исследование регуляризующих свойств нелинейной электродинамики в теории Эйнштейна - Борна - Инфельда. Денисов В.И., Соколов В.А. ЖЭТФ, 2011 г., Том 140, Вып. 6, стр. 1064.
2. Использование концепции естественной геометрии в нелинейной электродинамике вакуума. В.И. Денисов, И.П. Денисова, В.А. Соколов. ТМФ, 2012, 172:3, 505-512.