203165. lajstromszámú szabadalom • Makroszkopikus bézer, továbbá eljárás bozonnyaláb előállítására, valamint berendezés és eljárás energia előállítására nukleáris fúzió útján

1

HU 203 165 B

2

bozonok keverékéből fog állni. Ebben az esetben az indukált szórást létrehozó eszközök között lehetnek olyanok, amelyek koherens fénysugarat, fotonokat vagy más részecskéket injektálnak az áramokba az említett pályákon lévő alkalmas helyeken. Ugyanis, 5 mint az előző kiviteli alaknál, az egyikfajta töltésű bozonok lehetnek deuteronok, a másikfajta töltésű bozonok pedig egyszeres negatív töltésű deutérium ionok.

Egy további kiviteli alaknál négy bozonnyalábot is mozgatunk megfelelő zárt pályákon a bézerben. Ezek 10 elrendezése olyan, hogy két irányban terjednek ki a bozonnyaláb kívánt kilépési irányára transzverzális síkban. Az egyik kiviteli alaknál négy ilyen áram van. Mindegyik bozonáram megfelelő hosszúkás, zárt pályán halad és az elrendezésben úgy helyezkednek el, 15 hogy váltakozva ellentétes polaritású bozonok haladnak rajtuk. A szomszédos pályáknak lehetnek közös szakaszaik, amelyek a bézer hosszirányába esnek. A kétféle töltésű bozonok ezeken a szomszédos szakaszokon haladnak át. Ilyen esetben lehet négy ilyen kö- 20 zös pályaszakasz, amelyek keresztmetszetben célszerűen négyszögszerűen helyezkednek el. A négyszögben egymással szemben lévő két pályaszakaszon, a pályák egyik végeivel szomszédos helyeken egyrészt egyikfajta polaritású töltéssel, másrészt ezekkel ellen- 25 tétes polaritású töltéssel rendelkező bozonokat injektálunk. A pályák másik szomszédos végein és a bézer megfelelő egyik végén két, töltött bozonokból álló nyalábokat léptetünk ki a bézerből. A másik két szemben lévő pályaszakaszon, a pályák első végénél kohe- 30 rens fénysugarakat vagy más olyan részecskéket injektálunk, amelyek indukált szórást tudnak létrehozni, így jön létre a koherencia kilépő nyalábokban.

A találmányt a továbbiakban annak példaképpeni, előnyös kiviteli alakjai kapcsán írjuk le ábráink segít- 35 ségével, amelyek közül:

az 1-9. ábra különböző bézerek vázlatos képe; az 1-7. ábra a különböző bézerek vázlatos oldalnézete és a 8. ábra a 7. ábra szerinti bézer vázlatos keresztmetszete. 40

A találmány szerinti rendszer jelenleg előnyös kiviteli alakjainak leírása előtt célszerű az összes előnyös rendszer megvalósítási mechanizmusát megalapozó elméletet tárgyalni. A következőkben az ionnyalábot koherenssé indukáló lézer alkalmazását írjuk le, bár nyíl- 45 vánvaló, hogy az előbbiekben általánosságban definiált alternatív mechanizmusok közül bármelyik alkalmas ugyanezen effektus létrehozására.

Vegyünk egy bozonsugarat, amit a-nak nevezünk és ami egy lm • 1 cnr méretű csőben, zárt pályán 50 mozog. A hullámfüggvények diszkrét normalizálása következtében a kvantálási követelmények 1016 diszkrét impulzusállapotot engednek meg úgy, hogy az impulzusterjedés 1 eV/c minden irányban. Véletlen alapon gyakorlatilag nem lesz két olyan bozon, amelyek 55 ugyanabban az impulzusállapotban lennének n-1013 nagyságrendű részecskéből álló normális nyaláb és néhány keV/c impulzusterjedés esetén. Lehetséges viszont az a-nyalábot enyhén szórni a y-nak nevezett részecskék másik csoportjával úgy, hogy a nyalábban 60

lévő a-bozonok - az a-k bozontermészete következtében - sok szórás után ugyanabba az impulzusállapotba kerülnek.

Tegyük fel, hogy az a-bozonok és a y- részecskék közötti rugalmas szórásra a fenomenológikus Hamilton- sűrűséget a

H(x) - g<i>(x) <)>(x) A(x) A(x) (1)

egyenlet adja meg, ahol 0(x) és A(x) - a, illetve y kvantummezője és g a fenomenológikus dimenziónélküli csatolási állandó. A spin felesleges bonyodalmat jelentene és elhanyagoljuk. Az N-ed rendű perturbációk elvének alkalmazásával, ahol

W - 2tc Ikf I H (yz)nl I icl2 8Ef - E0 (2)

adja meg az átmeneti sebességet, képletet származtathatunk a rugalmas szórás különböző fajtáira.

A két részecske közötti rugalmas szórás legegyszerűbb fajtája a(p) + y(k) a(p’) + y(k’), a jelölt impulzusokkal. Ennek Pi valószínűsége, Wi átmeneti sebessége és oi keresztmetszete:

gr rc?i

Pi -Wi -öi -16rc V pckcE0

R2 I*’'

16rc V pokoEr 1 g2 |JE*I

,, öl = Vrel —

(3)

V„; 16n pXE„ ahol V - a normalizálási térfogat,

T - a zárt csőben körben mozgó részecske periódusideje,

vrei - az a és y közötti relatív sebesség,

E0 - p0ko - a teljes energia és JE* po, ko a tömeg-koordinátarendszer középpontjára van vonatkoztatva.

Két részecske olyan rugalmas szórására, ahol a háttérben egy csoport a-bozon (p’) impulzusállapotban van, ugyanabba a végső állapotba való szórásra fog indukálódni, mint n a: (4)

a(p) + y(k) + na(p’) -> (n + l)a(p’) + y(k’)

A W„ átmeneti sebességet úgy kapjuk, hogy a (2) egyenlőséget az alábbi szerint alkalmazzuk Wn - (n + 1)tj Wi (5) ahol

_ nC0 ffs

^ A pÖko K*l v

Ennek a képletnek egyszerű fizikai értelmezése van. Az (n + 1) tényező az a-bozonnak <n| aa - <n + 1 Vn + 1 végső állapotra vett megsemmisítési (eltüntető) operátorából ered, az n tényező pedig abból a tényből, hogy a p’ impulzusállapot csak egyike a sok lehetséges impulzusállapotnak.

T) - 1 (az összes lehetséges impulzusállapot).

A lehetséges impulzusállapotok száma

Vx 4n p2Ap’ Vp' Ap' , , 1

(2rt)3 ~2 n2*Po*P°~n

felhasználva azt a tényt, hogy V-A* 1

ahol A - a nyaláb keresztmetszete,

1 - a cső hossza

(7)

4