تابش سیکلوترونی

**تابش سیکلوترونی** () نوعی نور یا انرژی است که وقتی ذرات باردار، مثل الکترون‌ها، در یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کنند تولید می‌شود. این ذرات به‌جای حرکت مستقیم، به شکل دایره‌ای یا مارپیچ می‌چرخند و در همین چرخش، انرژی خود را به صورت تابش آزاد می‌کنند. این پدیده بیشتر در فضا، مثلاً اطراف ستاره‌ها، سیاره‌ها یا در نزدیکی خورشید دیده می‌شود و به دانشمندان کمک می‌کند بفهمند در آن نواحی چه میدان‌های مغناطیسی و چه ذراتی وجود دارد.

در تعریف علمی، در فیزیک ذرات، تابش سیکلوترونی، تابش الکترومغناطیسی است که توسط ذرات باردار شتاب‌دار غیرنسبیتی که توسط یک میدان مغناطیسی منحرف شده‌اند، گسیل می‌شود. نیروی لورنتس وارد بر ذرات، عمود بر خطوط میدان مغناطیسی و جهت حرکت ذرات عمل می‌کند و شتابی در ذرات باردار ایجاد می‌کند که باعث می‌شود آن‌ها در حین حرکت مارپیچی به دور خطوط میدان مغناطیسی، تابش منتشر کنند.

نام این تابش برگرفته از سیکلوترون است؛ نوعی شتاب‌دهنده ذرات که از دهه ۱۹۳۰ برای ایجاد ذرات پرانرژی جهت مطالعه استفاده می‌شود. سیکلوترون از مدارهای دایره‌ای که ذرات باردار در یک میدان مغناطیسی یکنواخت طی می‌کنند، بهره می‌برد. علاوه بر این، دوره تناوب مدار مستقل از انرژی ذرات است که به سیکلوترون اجازه می‌دهد در یک بسامد تنظیم‌شده کار کند. تابش سیکلوترون توسط همه ذرات بارداری که از میان میدان‌های مغناطیسی عبور می‌کنند گسیل می‌شود، نه فقط ذرات درون سیکلوترون‌ها. تابش سیکلوترون ناشی از پلاسما در محیط میان‌ستاره‌ای یا اطراف سیاه‌چاله‌ها و سایر پدیده‌های نجومی، منبع مهمی از اطلاعات دربارهٔ میدان‌های مغناطیسی دوردست است.

## ویژگی‌ها
توان (انرژی بر واحد زمان) گسیل هر الکترون را می‌توان محاسبه کرد:
: {-dE \over dt}={\sigma_t B^2 v^2 \over c \mu_0} 
که در آن *E* انرژی، *t* زمان،  \sigma_t  سطح مقطع تامسون (کل، نه دیفرانسیلی)، *B* قدرت میدان مغناطیسی، *v* سرعت عمود بر میدان مغناطیسی، *c* سرعت نور و  \mu_0  ثابت تراوایی خلأ است.

تابش سیکلوترون دارای طیفی است که قله اصلی آن در همان بسامد بنیادی مدار ذره قرار دارد و هارمونیک‌هایی در ضرایب صحیح بالاتر دارد. هارمونیک‌ها نتیجه نقص‌هایی در محیط واقعی گسیل هستند که همچنین باعث پهن‌شدگی خطوط طیفی می‌شوند. بارزترین منبع پهن‌شدگی خط، غیریکنواختی‌ها در میدان مغناطیسی است؛ با عبور الکترون از یک ناحیه میدان به ناحیه دیگر، بسامد گسیل آن با قدرت میدان تغییر می‌کند. منابع دیگر پهن‌شدگی شامل پهن‌شدگی برخوردی (چرا که الکترون ناگزیر در دنبال کردن یک مدار کامل ناموفق خواهد بود)، اعوجاج‌های گسیل ناشی از برهم‌کنش با پلاسمای اطراف، و اثرات نسبیت خاص در صورتی که ذرات باردار به اندازه کافی پرانرژی باشند، است. هنگامی که الکترون‌ها با سرعت‌های نسبیتی حرکت می‌کنند، تابش سیکلوترون به عنوان تابش سنکروترونی شناخته می‌شود.

پس‌زنی که یک ذره در حال گسیل تابش سیکلوترون تجربه می‌کند، نیروی آبراهام-لورنتز نامیده می‌شود. واکنش تابش به عنوان مقاومتی در برابر حرکت در یک سیکلوترون عمل می‌کند؛ و کار لازم برای غلبه بر آن، هزینه اصلی انرژی برای شتاب دادن به یک ذره در سیکلوترون است. سیکلوترون‌ها نمونه‌های بارزی از سامانه‌هایی هستند که واکنش تابش را تجربه می‌کنند.

## نمونه‌ها
در زمینه هم‌جوشی محصورسازی مغناطیسی، تلفات تابش سیکلوترون به یک الزام برای حداقل چگالی انرژی پلاسما نسبت به چگالی انرژی میدان مغناطیسی ترجمه می‌شود.

تابش سیکلوترون احتمالاً در یک انفجار هسته‌ای در ارتفاع بالا تولید می‌شود. پرتوهای گامای تولید شده توسط انفجار، اتم‌های جو فوقانی را یونیده می‌کنند و آن الکترون‌های آزاد با میدان مغناطیسی زمین برهم‌کنش می‌کنند تا تابش سیکلوترون را به شکل یک پالس الکترومغناطیسی (EMP) تولید کنند. این پدیده برای ارتش نگران‌کننده است زیرا EMP ممکن است به تجهیزات الکترونیکی حالت-جامد آسیب برساند.

## جستارهای وابسته
* تابش ترمزی
* تابش سنکروترون
* لیزر الکترون آزاد

## منابع

رده:پدیده‌های پلاسما
رده:تابش الکترومغناطیسی
رده:فیزیک تجربی ذرات