Bremsstrahlung in a plasma under the influence of a strong magnetic field

Summary

The bremsstrahlung emission rate of soft photons in a nonrelativistic plasma, immersed in a magnetic field, is calculated. Attention is focussed on the strong-field case, whence only transitions between Landau ground levels are to be included. The results of Canuto and Chiu are generalized to an arbitrary direction of photon propagation. We find that emission in a general direction is far more intense than that in the special cases dealt with by Canuto and Chiu; the transition responsible for this strong emission differs from that playing the dominant role in those special cases. For the calculation, the wave modes in the plasma are quantized as devised by Harris. The technique of ladder operators is employed to derive the electron wave function, and the pertinent matrix elements.

Riassunto

Si calcola il rapporto di emissione di bremsstrahlung dei fotoni molli in un plasma non relativistico immerso in un campo magnetico. Si punta l'attenzione sul caso di campo molto intenso, per cui si devono includere solo transizioni fra i livelli fondamentali di Landau. Si generalizzano per qualsiasi direzione di propagazione dei fotoni i risultati di Canuto e Chiu. Si trova che l'emissione in qualsiasi direzione è molto più intensa di quella dei casi speciali trattati da Canuto e Chiu; la transizione responsabile di questa intensa emissione è diversa da quella dominante in questi casi speciali. Per i calcoli, si quantizzano i modi d'onda nel plasma come prescritto da Harris. Si usa la tecnica degli operatori di scala per dedurre la funzione d'onda degli elettroni e gli elementi di matrice appropriati.

Резюме

Вычисляется интенсивность тормозного излучения мягких фотонов в нерелятивистской плазме, помещенной в магнитном поле. Особое внимание уделяется случаю сильного поля, когда учитываются только переходы между основными уровнями Ландау. Результаты Кануто и Киу обобщаются на случай произвольного направления распространения фотона. Мы получаем, что излучение в произвольном направлении является более интенсивным, чем в конкретных случаях, рассмотренных Кануто и Киу. Переход, ответственный за это сильное излучение, отличается от перехода, играющего доминирующую роль в конкретных случаях. При вычислениях моды волн в плазме квантуются согласно Харрису. В работе используется техника лестничных операторов для определения электронной волновой функции и соответствующих матричных элементов.