Тормозное излучение при низкоэнергичных электрон-ядерных столкновениях в квантующем магнитном поле. I. Дальние столкновения

Аналитически рассчитана спектральная мощность тормозного излучения медленного электрона при соударениях с неподвижными ядрами в сильном квантующем магнитном поле, в котором энергия кулоновского взаимодействия частиц на расстоянии порядка ларморовского радиуса превышает по модулю механическую энергию системы. В этом случае движение электрона становится квазисвязанным в достаточно близких столкновениях. В данной части работы рассмотрено излучение на низких частотах, которое обусловлено дальними пролётами без квазисвязанного движения: электрон может распределиться по многим уровням Ландау в результате столкновения, но сохраняет направление перемещения вдоль магнитного поля. Показано, что переход от классического к квантованному циклотронному вращению электрона никак не сказывается на спектральной мощности излучения волн с произвольной поляризацией в рассматриваемом диапазоне частот. Данный эффект связан с тем, что низкочастотное излучение обусловлено продольным перемещением и электрическим дрейфом частицы в скрещённых кулоновском и магнитном полях, которые по сути остаются квазиклассическими. Таким образом, подтверждено, что обнаруженное при классическом рассмотрении просветление фотосферы магнитного белого карлика по столкновительному поглощению для необыкновенной волны (поляризованной поперёк внешней магнитной индукции) сохраняется и в квантовом пределе — для звёзд данного класса с наиболее сильным магнитным полем.

На английском языке

We analytically calculate the spectral power of bremsstrahlung from a slow electron colliding with motionless nuclei in a strong quantizing magnetic field, in which the energy of the Coulomb interaction between particles at a distance of the order of the Larmor radius exceeds the mechanical energy of the system in absolute value. In this case, the electron motion becomes quasibound in sufficiently close collisions. In this part of research, we consider bremsstrahlung at low frequencies, which is stipulated by distant flybys without quasibound motion: an electron can spread over many Landau levels as a result of the collision, but keeps the direction of its motion along the magnetic field. We prove that the transition from the classical to quantum cyclotron gyration of an electron does not manifest itself in the spectral emission power of the waves with arbitrary polarization at the considered frequencies. This property stems from the fact that the low-frequency emission is due to the longitudinal motion and electric drift in the crossed Coulomb and magnetic fields which remain quasiclassical. Thus, we confirm that the photospheric brightening of a magnetic white dwarf, discovered in the classical consideration, by collisional absorption of the extraordinary wave (polarized across the external magnetic field) is preserved in the quantum limit, as well, for stars of this spectral type with the strongest magnetic field.