Спонтанное и вынужденное излучение электрона, электронного сгустка и электронного пучка в плазме

Рассмотрены два фундаментальных механизма излучения электрона при его сверхсветовом движении в среде — эффект Вавилова–Черенкова и аномальный эффект Доплера. В случае одиночного электрона, а также электронного сгустка малого размера черенковское излучение является спонтанным. В процессе спонтанного черенковского излучения поступательное движение электрона замедляется, а энергия излучения линейно возрастает со временем. При увеличении числа излучающих электронов черенковское излучение становится вынужденным. Вынужденное черенковское излучение является резонансной пучковой неустойчивостью. Такое излучение сопровождается продольной группировкой электронов в пучке (или сгустке), а энергия излучения возрастает со временем по экспоненте. По продольному размеру электронного сгустка $L_e$ между спонтанным и вынужденным черенковскими эффектами имеется переходная область $\lambda<L_e<\lambda\delta_0^{-1}$, где $\lambda$ — средняя длина волны излучения, $\delta_0$ — безразмерный (в единицах частоты излучения) инкремент черенковской пучковой неустойчивости. Левее указанной области лежит область спонтанного излучения, а правее — область вынужденного эффекта. В отличие от эффекта Вавилова–Черенкова аномальный эффект Доплера всегда, даже в случае одиночного электрона, должен считаться вынужденным эффектом, поскольку не может быть объяснен без учета обратного воздействия поля излучения на электрон. При излучении в условиях аномального эффекта Доплера электрон тормозится и “раскручивается”, а энергия излучения возрастает со временем по экспоненте.