УДК 535.361
ПРОДОЛЬНЫЕ И СКАЛЯРНЫЕ БОЗОНЫ
В МАТЕРИАЛЬНЫХ СРЕДАХ И В ВАКУУМЕ
В.С. Горелик
Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва,
Российская Федерация
e-mail:
gorelik@sci.lebedev.ruРассмотрены свойства различных типов бозе-частиц, существующих в ди-
электрических средах и в вакууме. Проанализирован спектр решеточных и эк-
ситонных поляритонов на примере двухатомного кубического кристалла и вид
диэлектрической функции
ε
(
ω
)
для поперечных и продольных электромагнит-
ных волн. Показано, что продольные электромагнитные волны соответствуют
нулевому значению диэлектрической проницаемости как в материальных сре-
дах, так и в вакууме. Установлено, что для определенных поляризационных
геометрий при регистрации спектров комбинационного рассеяния в нецентро-
симметричных кристаллах типа фосфида галлия и ниобата лития возможно
возбуждение поперечных или продольных электромагнитных волн. Проанализи-
рованы зависимости энергии от квазиимпульса в глобулярных фотонных кри-
сталлах. Установлено, что в таких кристаллах масса покоя фотонов отлична
от нуля и может принимать как положительные, так и отрицательные зна-
чения. Обнаружено, что в диэлектрических и фотонных кристаллах на поля-
ритонных кривых существуют особые точки, соответствующие так называ-
емым унитарным поляритонам, показатель преломления для которых удовле-
творяет соотношению:
n
2
= 1
. Приведены зависимости энергии от импульса
для бозонов вакуума, соответствующих поперечным, продольным, скалярным и
псевдоскалярным волнам. Показано, что продольные фотоны в вакууме имеют
отрицательную эффективную массу покоя. Проанализированы условия наблю-
дения скалярных и псевдоскалярных бозонов
(
парафотонов и аксионов
)
с очень
малой массой покоя
(10
−
3
. . .
10
−
6
эВ
)
, существование которых было предска-
зано ранее на основе астрофизических наблюдений. Рассмотрены закономер-
ности фотон-бозонной конверсии с использованием в качестве возбуждающего
излучения интенсивных лазерных источников света. Предсказано существенное
возрастание эффективности такой конверсии при переходе от спонтанного
режима к вынужденному. Предложены конкретные экспериментальные схемы
для наблюдения процессов фотон-парафотонной конверсии.
Ключевые слова
:
бозон, фотон, парафотон, аксион, поляритон, лазер, вакуум,
диэлектрическая проницаемость, конверсия, энергия, импульс.
LONGITUDINAL AND SCALAR BOSONS IN MATERIAL MEDIA
AND IN VACUUM
V.S. Gorelik
Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences,
Moscow, Russian Federation
e-mail:
gorelik@sci.lebedev.ruIn this paper the properties of different types of bose-particles in dielectric media and
in vacuum are considered. Spectra of latticial and excitonic polaritons are analyzed
on the example of two-atomic cubic crystal. The shape of dielectric function
ε
(
ω
)
is given for transversal and longitudinal electromagnetic waves. It is shown, that
longitudinal electromagnetic waves correspond to zero value of dielectric permittivity
36
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 1