Electromagnetic wave propagation and relativistic damping effects in a uniformly magnetized electron-positron gas

Summary

A relativistic quantum-statistical description is given of electromagnetic wave propagation in a uniformly magnetized electron-positron gas, with specific attention devoted to long-wavelength propagation as determined by the « collective » approximation. Collisionless absorption effects derived from relativity theory are compared with those obtained from the corresponding nonrelativistic treatment, showing that the two theories predict substantially different effects even for «nonrelativistic» temperatures. Contrasts appear in the predicted characteristics of the cyclotron resonance absorption effect, including the fact that Landau damping is completely nonexistent in the relativistic gas for waves propagating at phase velocities exceeding the velocity of light.

Riassunto

Si dà una descrizione quanto-statistica relativistica della propagazione delle onde elettroniagnetiche in un gas di elettroni e positoni uniformemente magnetizzato, prestando speoiale attenzioue alia propagazione delle onde hmghe come è determinata dall’approssimazione ‘collettiva». Si confrontano gli effetti di assorbimento senza collisione dedotti dalla teoria della relatività con quelli ottenuti dal corrispondente trattamento non relativistico, dimostrando clie le due teorie predicono effetti sostanzial-inente diversi anclie a temperature «non relativistiche ». Si rivelano contrasti nelle caratteristiclie predette per l’effetto di assorbimento della risonanza di ciclotrone, compreso il fatto che lo smorzamento di Landau è del tutto inesistente nel gas relativistico per onde che si propagano con velocita di fase superiori alia velocità della luce.