2 / 20
both in media and in vacuum. It is established, that upon Raman scattering
spectra registration for some polarizing geometries excitation of transversal or
longitudinal electromagnetic waves is possible within noncentersymmetric crystals
as gallium phosphide and lithium niobate. The paper covers dependencies energy
vs quasimomentum in globular photonic crystals. The author discovered that the in
such types crystals photons’ rest mass is nonzero and can take both positive and
negative values. It is found, that in dielectric and photonic crystals on polariton
curves there are nonsimple points corresponding to the so-called unitary polaritons
with refraction index satisfying to relation
n
2
= 1
. The dependencies energy vs
momentum for vacuum bosons, corresponding to transversal, longitudinal, scalar
and pseudoscalar waves are given. It is shown, that longitudinal photons in vacuum
have negative rest mass. The conditions for observing scalar and pseudoscalar bosons
with very small rest mass within range
10
−
3
. . .
10
−
6
eV are analyzed. The existence
of these paraphotons and axions was predicted earlier on the basis of astrophysical
observations. The author examines the laws of photon-boson conversion using the
intensive laser light sources as excitation radiation. The essential increase of such
type conversion efficiency is predicted under the transition from spontaneous to
stimulated regimes. Specific experimental schemes have been proposed to observe
the processes of photon-paraphoton conversion.
Keywords
:
boson, photon, paraphoton, axion, polariton, laser, vacuum, dielectric
permittivity, conversion, energy, momentum.
Введение.
Бозе-частицы (бозоны) являются элементарными возбу-
ждениями материальных сред и вакуума. Эти частицы, в отличие от
фермионов, могут накапливаться в квантовых состояниях в больших
количествах. На классическом языке большое число бозонов в задан-
ном состоянии эквивалентно большой амплитуде колебаний соответ-
ствующих осцилляторов. Среди известных бозе-частиц, существую-
щих в вакууме, отметим, в первую очередь, фотоны, соответствую-
щие поперечным электромагнитным волнам с линейной зависимостью
энергии от импульса:
E
=
c
0
p
(
ω
=
c
0
k
). Возможность существования
продольных фотонов в вакууме до настоящего времени не подтвержде-
на какими-либо экспериментами и остается дискуссионной. В работе
Л.Б. Окуня [1] на основании астрофизических данных было высказа-
но предположение о возможности существования в вакууме скаляр-
ных фотонов, названных парафотонами. В дальнейшем также было
предсказано существование псевдоскалярных бозонов — аксионов [2].
Парафотоны и аксионы — кандидаты на роль элементарных частиц
темной материи, свойства которой активно анализируются в послед-
ние годы. Согласно теории [3, 4], масса покоя парафотонов и аксионов
находится в диапазоне
10
−
6
. . .
10
−
3
эВ, что соответствует далекой ин-
фракрасной области спектра (0,01. . . 10 см
−
1
). К настоящему времени
выдвинута гипотеза о том, что на раннем этапе существования Все-
ленной в вакууме произошел фазовый переход с образованием сверх-
структуры с периодом порядка
10
−
15
см (характерная длина проявле-
ния слабых взаимодействий). В результате такого фазового перехода в
вакууме сформировались кластеры конечных размеров, совершающие
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2015. № 1
37