Unipolar pulse of an electromagnetic field with uniform motion of a charge in a vacuum

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Progress in the generation of extremely short pulses of electromagnetic radiation makes the question of the properties of the limiting form of their shortening—unipolar pulses with a significant zero-frequency component of the spectrum, that is, the electric area of the pulse—relevant. Recently, it has been established that it is the electric area that determines the effectiveness of the impact of extremely short pulses on micro-objects. At the same time, unipolar pulses have a number of unusual properties, which makes some researchers doubt the possibility of their existence and propagation. Here, we show that a uniformly moving relativistic electric charge creates a short unipolar pulse of the electromagnetic field. Unipolarity is realized as well for transition radiation. We also present the unipolarity condition for a pair of charges—a dipole—and for a more general system of moving charges. This confirms the reality of unipolar electromagnetic pulses, which are promising for applications of extremely short pulses.

About the authors

Nikolai Nikolaevich Rosanov

Ioffe Institute

Email: nnrosanov@mail.ru
Scopus Author ID: 9277949600
ResearcherId: G-3909-2017
Doctor of physico-mathematical sciences, Professor

References

  1. Krausz F., Ivanov M., Rev. Mod. Phys., 81 (2009), 163
  2. Midorikawa K., Nat. Photon., 16 (2022), 267
  3. Xue B. et al., Optica, 9 (2022), 360
  4. Рябикин М. Ю., Емелин М. Ю., Стрелков В. В., УФН, 193 (2023), 382
  5. Bucksbaum P. H., AIP Conf. Proc., 323 (1994), 416
  6. Dimitrovski D., Solov'ev E. A., Briggs J. S., Phys. Rev. Lett., 93 (2004), 083003
  7. Dimitrovski D., Solov'ev E. A., Briggs J. S., Phys. Rev. A, 72 (2005), 043411
  8. Lugovskoy A., Bray I., Eur. Phys. J. D, 69 (2015), 271
  9. Розанов Н. Н., Оптика и спектроскопия, 124 (2018), 75
  10. Arkhipov R. M. et al., Opt. Lett., 44 (2019), 1202
  11. Arkhipov R. M. et al., Sci. Rep., 11 (2021), 1961
  12. Архипов Р. М. и др., Письма в ЖЭТФ, 114 (2021), 156
  13. Rosanov N. et al., Phys. Rev. A, 104 (2021), 063101
  14. Розанов Н. Н., Высотина Н. В., ЖЭТФ, 157 (2020), 63
  15. Aleksandrov I. A. et al., Phys. Rev. A, 102 (2020), 023102
  16. Розанов Н. Н., Письма в ЖЭТФ, 113 (2021), 157
  17. Розанов Н. Н., Архипов Р. М., Архипов М. В., УФН, 188 (2018), 1347
  18. Архипов Р. М., Архипов М. В., Розанов Н. Н., Квантовая электроника, 50 (2020), 801
  19. Pauli W., Handbuch der Physik, Pt. 1, v. 24, H. Geiger, K. Seheel, J. Springer, Berlin, 1933, 164
  20. Мигдал А. Б., ЖЭТФ, 9 (1939), 1163
  21. Magnus W., Commun. Pure Appl. Math., 7 (1954), 649
  22. Schiff L. I., Quantum Mechanics, McGraw-Hill, New York, 1968
  23. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Квантовая механика. Нерелятивистская теория, Наука, М., 1974
  24. Jackson J. D., Classical Electrodynamics, J. Wiley, New York, 1962
  25. Бессонов Е. Г., ЖЭТФ, 80 (1981), 852
  26. Розанов Н. Н., Оптика и спектроскопия, 107 (2009), 761
  27. Розанов Н. Н., Диссипативные оптические солитоны. От микро- к нано- и атто-, Физматлит, М., 2011
  28. Sugny D. et al., Phys. Rev. A, 90 (2014), 053404
  29. Naumenko G., Shevelev M., J. Instrument., 13 (2018), C05001
  30. Науменко Г., Шевелев М., Попов К. Е., Письма в ЭЧАЯ, 17 (2020), 781
  31. Herzer S. et al., New J. Phys., 20 (2018), 063019
  32. Архипов М. В. и др., Письма в ЖЭТФ, 115 (2022), 3
  33. Plachenov A., Dyakova G., J. Phys. Conf. Ser., 2373 (2022), 062001
  34. Плаченов А. Б., Розанов Н. Н., Изв. вузов. Радиофизика, 65 (2022), 1003
  35. Фещенко Р. М., ЖЭТФ, 163 (2023), 461
  36. Розанов Н. Н., Оптика и спектроскопия, 127 (2019), 960
  37. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, Физматлит, М., 1982
  38. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Теория поля, ГИФМЛ, М., 1960
  39. Franck J., Hertz G., Verhandl. Deutsch. Phys. Gesellschaft, 16 (1914), 457
  40. Григорьев В. И., “Излучение”, Физический энциклопедический словарь, Гл. ред. А. М. Прохоров, Сов. энциклопедия, М., 1984, 206
  41. Розанов Н. Н., Оптика и спектроскопия, 128 (2020), 95
  42. Розанов Н. Н., Оптика и спектроскопия, 128 (2020), 502
  43. Розанов Н. Н., Письма в ЖТФ, 46:4 (2020), 15
  44. Kinsey N. et al., Nat. Rev. Mater., 4 (2019), 742
  45. Ginzburg V. L., Frank I. M., J. Phys. USSR, 9 (1945), 353–362
  46. Chen R. et al., Mater. Today Electron., 3 (2023), 100025
  47. Гинзбург В. Л., Цытович В. Н., Переходное излучение и переходное рассеяние: некоторые вопросы теории, Наука, М., 1984
  48. Rosanov N. N., Laser Phys. Lett., 20 (2023), 095301
  49. Born M., Wolf E., Principles of Optics, Pergamon Press, Oxford, 1985
  50. Зельдович Я. Б., ЖЭТФ, 33 (1957), 1531
  51. The Extreme Light Infrastructure, ELI
  52. Хазанов Е. А., Квантовая электроника, 52 (2022), 208
  53. Архипов М. В., Архипов Р. М., Розанов Н. Н., ЖЭТФ, 164:6 (2023), в печати
  54. Богатская А. В., Попов А. М., Письма в ЖЭТФ, 118 (2023), 291
  55. Розанов Н. Н. и др., Письма в ЖЭТФ, 118 (2023), 621
  56. Scientific Background to the Nobel Prize in Physics 2023
  57. The 1999 Nobel Prize in Chemistry. Extended version of the Press release 1999
  58. Коркум П., Вестник РАН, 86 (2016), 1073
  59. Eckle P., Pfeiffer A. N., Cirelli C., Staudte A., Dörner R., Muller H. G., Büttiker M., Keller U., Science, 322 (2008), 1525
  60. Christov I. P., Bartels R., Kapteyn H. C., Murnane M. M., Phys. Rev. Lett., 86 (2001), 5458
  61. Келдыш Л. В., ЖЭТФ, 47 (1964), 1945
  62. Келдыш Л. В., УФН, 187 (2017), 1280
  63. Келдыш Л. В., Вестник РАН, 86 (2016), 1059
  64. Попов В. С., УФН, 174 (2004), 921
  65. Карнаков Б. М. и др., УФН, 185 (2015), 3
  66. Жeлтиков А. М., УФН, 187 (2017), 1169
  67. Жeлтиков А. М., УФН, 191 (2021), 386
  68. Коржиманов А. В. и др., УФН, 181 (2011), 9
  69. Jacquet D., Morjean M., Prog. Part. Nucl. Phys., 63 (2009), 155
  70. Ганеев Р. А., УФН, 179 (2009), 65
  71. Ганеев Р. А., УФН, 183 (2013), 815
  72. Bulanov S. V. et al., Phys. Plasmas, 20 (2013), 123114
  73. Буланов С. В. и др., УФН, 183 (2013), 449
  74. Андреев А. А., Платонов К. Ю., Оптика и спектроскопия, 130 (2022), 943
  75. Рагозин Е. Н., Собельман И. И., УФН, 175 (2005), 1339

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).