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Polarization in cyclotron radiation in strong magnetic fields

Research in Astronomy and Astrophysics 2010年第10期10卷 1023-1040页

作者： luidmila semionova Denis Leahy Jorge Paez Department of Physics Universidad National Department of Physics and Astronomy University of CalgaryA Space Research Center University of Costa Rica

We revisit the problem of radiative transitions of electrons in the presence of a strong magnetic field. We derive fully relativistic cyclotron transition rates for an arbitrary magnetic field, for any orientation of electron spin and for any polarization of the emitted radiation. Also, we obtain the transition rates for any value of the initial electron＇s parallel momentum. For very strong magnetic fields, transitions to the ground state predominate. Transition rates summed over the electron＇s spin orientation and for unpolarized radiation are also obtained, which confirm previous results by Latal. Transition widths are calculated for different electron spin orientations and different polarizations of radiation. We obtain general expressions for transition rates that reduce to the results for the non-relativistic case and for unpolarized radiation. Additionally we get, for the non-relativistic approximation, the transition rates for any polarization of radiation. As an application, the first five emission lines are evaluated and compared to the X-ray emitting neutron star V0332＋53, which has multiple observable cyclotron lines, taking into account gravitational redshift. The most probable polarization is ε（2）.

关键词： stars neutron -- radiation mechanisms non-thermal -- stars magneticfields -- polarization

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