One-loop electron mass and QED trace anomaly
本文探讨了静止系中作为能动量迹矩阵元的电子质量，阐明其单圈图与教科书质量重整化图的联系，并解析及图解证明两者计算结果一致。
2023-05-04 hep-ph
Energy levels of multiscale bound states from QED energy-momentum trace
University of Kentucky（肯塔基大学）；Max Planck Institute for Nuclear Physics（马克斯·普朗克核物理研究所）
本文研究了QED束缚态能量级的计算方法，通过单环修正揭示了能量动量轨迹图与拉姆移图之间的关系，并探讨了其在更高阶近似中的普遍性。
2026-03-08 hep-ph physics.atom-ph
Weakly-Coupled Trace Anomaly Action for Gravity
本研究提出通过抵消项实现迹反常的定域微分同胚不变引力量子有效作用量，指出其低能强耦合问题，引入带自发破缺标度不变性的新扇区解决该问题，并通过三类反常的有效作用量附录佐证相关形式关联。
2025-05-16 gr-qc hep-ph hep-th
The Explicit Derivation of QED Trace Anomaly in Symmetry-Preserving Loop Regularization at One Loop Level
基于在四维时空中实现的圈正则化方法，在单圈水平上计算了QED迹线异常，尽管引入了紫外（UV）截止$M_c$和红外（IR）截止$μ_s$两个质量标度，但该方法仍保持了规范对称性和庞加莱对称性.证明了将三点图与真空极化图联系起来的膨胀沃德恒等式，通过取相容极限$M_c\to \infty$和恢复原始积分的$μ_s = 0$的量子修正，得到了迹反常的标准形式.这清楚地表明，循环正则化方法确实是一个自洽的正则化计划，这是适用于计算不仅手征异常，但也为痕量异常，至少在一个循环的水平。还可以看出，张量型和标量型不可约圈积分（ILI）的一致性条件是至关重要的，以获得一致的结果。作为比较，我们也给出了通常的Pauli-Villars正则化和维数正则化的单圈计算。
2011-08-25 hep-ph
New constraints on Planck-scale Lorentz Violation in QED from the Crab Nebula
我们在有效场论框架下对QED中的O（E/M）Lorentz破坏进行了约束。这种假设的一个主要后果是修改了电子/正电子和光子的色散关系，这反过来又会影响天体物理物体的电磁输出。我们比较多波长观测提供的信息与完整的和自洽的计算的宽带光谱的蟹状星云。我们在95%置信水平下对轻子洛伦兹破坏参数施加了10^{-5}阶的约束。
2007-10-04 astro-ph gr-qc hep-ph
Nonperturbative QED vacuum birefringence
本文对强磁场作用下单圈量子电动力学（QED）真空双折射进行了非微扰计算。电磁波在强磁场中传播的色散关系表明，即使在场强大大超过索特-许温格极限的情况下，真空双折射仍然保持不变。这就有可能将微扰QED的某些预言，如电磁波在微扰星附近的延迟或波偏振态的改变（在PVLAS中测试）推广到任意的磁场值。这种膨胀在天体物理学中特别重要，因为某些类星体和磁星的磁场大大超过量子磁场极限，因此在这种情况下微扰QED效应的估计需要澄清。
2016-12-30 hep-ph
Signature of Collective Plasma Effects in Beam-Driven QED Cascades
QED级联在磁星等极端天体物理环境中起着重要作用。它们也可以通过将相对论电子束穿过强激光场来产生。集体对等离子体效应在这些QED级联的签名显示出现，在精致的细节，通过等离子体诱导的频率上移的激光光谱。值得注意的是，即使在以相对论速度移动的小等离子体体积中也可以检测到这些特征。强场量子和集体对等离子体效应，因此可以探索与现有的技术，提供超密集的电子束与多PW激光器共定位。
2021-09-20 hep-ph physics.plasm-ph
An Effective Field Theory Approach to the Stabilization of $^8$Be in a QED Plasma
利用有效场论研究了有限温度QED等离子体中的$\mathrmα$ - $\mathrmα$共振散射。静态等离子体屏蔽效应导致共振态$^8$ Be的寿命更长，并最终导致当$m_D\gtrsim 0.3$ MeV时形成束缚态。我们推测，这种效应可能对宇宙学和天体物理学相关的涉及$\mathrmα$粒子的核反应速率有影响。
2016-06-06 hep-ph nucl-th
Real-Time Thermal Propagators and the QED Effective Action for an External Magnetic Field
导出了狄拉克费米子在静态均匀磁场$B$中的热平均实时传播子。在非零的化学势和温度下，我们发现明确的有效作用的磁场，这是密切相关的相对论费米子气体的亥姆霍兹自由能，它表现出预期的de\Haas-van\ Alphen振荡。导出了有限温度和密度下的有效QED耦合常数，并与重整化群结果进行了比较。我们讨论了我们的结果的一些天体物理意义。
1993-12-07 hep-ph
Short wavelength electromagnetic propagation in magnetized quantum plasmas
研究了非相对论量子等离子体中等离子体波传播的量子电动力学（QED）短波长修正。导出了热多组分量子等离子体的一般色散关系。研究发现，通过简单地替换热速度和等离子体频率，任何波模的经典色散关系都可以被修改为包括量子和短波长QED效应。此外，色散关系已被修改，以包括强磁场的QED效应。结果表明，强磁场和短波长QED校正将在真空和其他非色散等离子体模式中引起色散。实验室和天体物理系统的应用进行了讨论。
2007-03-14 hep-ph physics.plasm-ph
Polarization rotation for light propagating non-parallel to a magnetic field in QED vacuum and in a dilute electron gas
在量子真空中，计算了垂直于外加恒定磁场$B$传播的光的偏振矢量的旋转，在这种旋转中，沿和垂直于$B$偏振的磁化光子自能张量会产生不同的光子本征模（QED真空中的Cotton-Mouton效应）.讨论了它与Faraday效应的异同，并从存在$B$时光子自能本征值的低能极限出发，计算了低密度相对论电子气的这两种现象.在Cotton-Mouton情况下，偏振矢量描述了一个椭圆，其轴从零到最大值周期性地变化。通过假设有效电子密度为$10^3$ cm $^{-3}$，量子相对论本征值导致偏振面的旋转，与PVLAS实验报告的一些极限值兼容。其他后果，这是有趣的天体物理学，也进行了讨论。
2008-05-02 hep-ph
Benchmarking semiclassical approaches to strong-field QED: nonlinear Compton scattering in intense laser pulses
与光子发射相关的反冲是强电磁场中超相对论电子动力学的关键，如在高强度激光-物质相互作用和天体物理环境（如中子星磁层）中发现的。当光子的能量变得与电子的能量相当时，有必要使用量子电动力学（QED）来精确描述动力学。然而，由于多粒子效应和电磁场的复杂结构，从强场QED计算适当的散射矩阵元通常是不可能的。因此，这些相互作用的半经典处理，耦合概率发射事件的经典电动力学使用率计算的局部恒定场近似。在这里，我们提供了全面的基准这种方法对精确的量子电动力学计算的非线性康普顿散射的电子在强激光脉冲。我们发现协议的光子光谱之间的百分比水平，以及从背景场的吸收模型的预测之间，归一化振幅$a_0 > 5$。我们讨论了改进的数值方法的可能途径和我们的研究结果的QED级联的影响。
2018-08-02 hep-ph physics.plasm-ph
Particle production in a strong, slowly-varying magnetic field with an application to astrophysics
在这项工作中，我研究了生产的粒子（电子-正电子对和光子）在过临界（$\gg 4.4\cdot 10^{13} \text{gauss}$）缓慢变化的磁场的存在。在量子电动力学框架下，利用绝热微扰理论，在外加非量子化电磁场的情况下进行了计算。此外，由于这种强磁场可能存在于天体物理致密天体附近，那里被认为是产生伽马射线暴（GRB）的地方，我试图从理论上再现GRB能谱的一些特征，如低能（$\lesssim 0.1 \text{MeV}$）行为。同时，考虑到这种天体物理学的情况，我考虑了弱引力场和强引力场对先前在平坦闵可夫斯基时空中计算的产生概率的影响。
2006-12-21 hep-ph
Lorentz violation at high energy: concepts, phenomena and astrophysical constraints
本文考虑了量子引力引起洛伦兹对称性破坏的可能性。即使受到逆普朗克质量的抑制，这种LV也可以通过当前的实验和天体物理观测来检验。我们回顾了描述LV的有效场论方法、LV的自然性问题以及LV的许多特征现象。我们讨论了目前LV的一些观测界限，主要集中在那些从高能天体物理在QED部门在E/M_Planck阶。在这种情况下，我们提出了一些新的结果，其中包括最相关的LV过程的速率的显式计算，推导出一个新的光子衰减约束，并修改以前的约束适当考虑到有效场论暗示的LV参数的螺旋度依赖。
2005-06-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Quantum Electrodynamical Photon Splitting in Magnetized Nonlinear Pair Plasmas
首次研究了强磁化电子-正电子（对）等离子体中量子电动力学（QED）光子分裂的非线性动力学。通过使用QED校正的Maxwell方程，我们推导出一组方程，表现出电磁波之间的非线性耦合由于非线性等离子体电流和QED极化和磁化效应。我们耦合的非线性电磁波方程的数值分析揭示了一个更有效的衰减通道的可能性，以及新的功能之间的能量交换的三个电磁模式是非线性相互作用的磁化对等离子体。可能的应用，我们的调查天体物理设置，如磁星，指出。
2007-02-14 astro-ph hep-ph
Resummation and Higher Order Renormalization in 4D Quantum Gravity
利用维数正则化方法对四维量子引力进行了高阶重整化，并考虑了共形模的依赖性。在这种正则化中，可以自动进行重新建模，而无需像David，Distler和Kawai那样进行假设。本文考虑一个耦合到QED的四维量子引力模型。恢复不可避免地意味着一个四阶导数的量子引力。可重整性直接检验到$O(e_r^6)$和$O(t_r^2)$，其中$e_r$和$t_r$是QED和无痕引力模的运行耦合常数。在我们的模型中没有其他的运行耦合常数。共形模被精确地处理，这意味着它是未重整化的。结果表明，Hathrell的结果包含在我们的结果中.作为一个副产品，它被发现，高阶引力修正的beta函数的QED是负的。我们的模型的一个优点是，在非常高的能量范围内，它非常类似于可解的2D量子引力。因此，我们可以在这个区域中平行于二维量子引力的物理状态来研究四维量子引力的物理状态，这些物理状态可以用双态同胚不变的复合场来描述。
2002-09-02 gr-qc hep-ph hep-th
Field Theoretic Description of Ultrarelativistic Electron-Positron Plasmas
超相对论性电子-正电子等离子体可以在强激光场中产生，并在各种天体物理情况下发挥作用。它们的性质可以在有限温度下用QED计算。在这里，我们将使用微扰QED在有限温度下计算各种重要的性质，如状态方程，光子和电子的集体等离子体模式的色散关系，德拜屏蔽，阻尼率，平均自由程，碰撞时间，输运系数，和粒子产生率，超相对论电子-正电子等离子体。特别是，我们将集中在电子-正电子等离子体产生的超强激光。
2009-07-06 astro-ph hep-ph nucl-th
Monte Carlo sampling of first-order QED processes in laser and pulsar plasmas
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本文提出用Padé近似替代查表与数值求逆，对同步辐射和非线性Breit-Wheeler过程进行蒙特卡罗采样，以闭合形式给出量子参数，精度在1%内，可直接用于辐射粒子云胞内代码。
2026-09-25 astro-ph.HE hep-ph physics.comp-ph
Secluded WIMPs, QED with massive photons, and the galactic center gamma-ray excess
我们提出了一个孤立的WIMP暗物质模型，该模型由中性费米子作为暗物质候选者和Proca-Wentzel（PW）场作为介质组成。在我们考虑的模型中，暗物质WIMP与标准模型（SM）粒子的相互作用仅通过~ MeV --多GeV质量粒子的PW场。相互作用通过U（1）'介体V_INF'与超荷玻色子B_μ的动力学混合耦合到SM。我们的模型与文献中其他类似模型的一个重要区别是没有额外的单重标量，因此质量为M^2_V的参数与自发对称性破缺无关。这个基于QED的模型也是可重正化的。介体的质量尺度和单重标量的缺失可以导致有趣的天体物理特征。主要的湮没通道是不同于那些通常认为在以前的工作。我们表明，银河系中心区域的GeV能量的伽马射线过剩，来自费米-LAT伽马射线太空望远镜的数据，可以归因于这种隐蔽的暗物质WIMP，给定的模型参数是一致的宇宙学暗物质密度。隐蔽的WIMP模型也与建议的DM对宇宙射线反质子通量贡献的上限相一致。
2015-10-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Euler-Heisenberg Lagrangian to all orders in the magnetic field and the Chiral Magnetic Effect
在高能重离子碰撞中，以及在磁星等天体中，会达到极端的磁场强度。因此，需要计算磁场中所有量级的量子电动力学过程。我们计算了二阶电场和各阶磁场的真空极化图，从而推广了欧拉-海森堡拉格朗日量。我们进行计算的有效拉格朗日方法的J. Schwinger以及使用修改后的费曼规则。我们发现，这两种方法给出了相同的结果，提供了不同的有限重整化项考虑。我们的结果意味着，任何定量解释最近提出的手征磁效应必须考虑到“强QED”的影响，因为这些修正是巨大的。
2010-09-08 hep-ph
Diffuse cosmic gamma-rays at 1-20 MeV: A trace of the dark matter?
对银河系核心的几次独立观测表明了迄今无法解释的能量来源。最著名的例子是511 keV的谱线，它已经被证明很难用传统的天体物理正电子源来解释。一个类似但不太为人所知的谜团是COMPTEL在1-20 MeV的宽能量范围内探测到的过量伽马射线光子。这样的光子很难通过已知的天体物理来源产生。在这项工作中，我们表明，暗物质的形式，密集的反物质液滴提供了一个自然的解释，在1-20兆电子伏范围内观测到的伽马射线通量。我们认为，这样的光子必须始终伴随着511 keV线，因为它们在我们的框架内由相同的机制产生。我们计算了1-20 MeV γ射线的能谱和强度，发现与COMPTEL数据一致。
2007-11-26 astro-ph hep-ph
MP3 White Paper 2021 -- Research Opportunities Enabled by Co-locating Multi-Petawatt Lasers with Dense Ultra-Relativistic Electron Beams
新的涌现现象预计会发生在超过QED临界电场的条件下，真空变得不稳定，电子-正电子对生产。达到这种状态所需的强度，$\sim10^{29}\,\mathrm{Wcm^{-2}}$，即使是现在正在计划/建造的最强的激光器，如果没有与超相对论粒子相互作用提供的相当大的洛伦兹增强，也无法实现。种子激光-激光碰撞可以在低至$\sim10^{24}\,\mathrm{Wcm^{-2}}$的激光强度下进入这种强场QED机制。反向传播的电子束-激光相互作用在更低的强度（$\sim10\,\mathrm{GeV}$的$\sim10^{20}\,\mathrm{Wcm^{-2}}$）下超过了QED临界场。新的涌现现象预计将发生在“QED等离子体制度”，强场量子和集体等离子体效应发挥了彼此。在这里，电子束密度成为决定性因素。因此，挑战不仅仅是超越QED临界场，而是要用高质量、接近固体密度的电子束来做到这一点。尽管激光尾波场加速器（LWFA）代表了一个非常有前途的研究领域，但传统的加速器仍然在能量$\gtrsim10\,\mathrm{GeV}$下提供数量级更高的电荷密度。因此，将极密集和高能的电子束与多拍瓦激光系统放在一起，将为高场物理学和实验室天体物理学提供开创性的研究机会。本白皮书阐述了结合多PW光学激光器、高能量/密度电子束和高强度X射线的多束能力的潜在科学影响，并概述了如何通过将3-10 PW激…
2021-05-25 hep-ph physics.plasm-ph
Neutrinos from muon-rich ultra high energy electromagnetic cascades: The MUNHECA code
本研究推出公开python3代码MUNHECA，用于计算超高能电磁级联产生的高能中微子能谱，支持多种场景与参数设置，改进了相关过程建模并验证了结果合理性。
2024-03-07 hep-ph
Cross Correlating the Unresolved Gamma-Ray Background with Cosmic Large-Scale Structure from DESI: Implications for Astrophysics and Dark Matter
本文预测了未分辨伽马射线背景与DESI星系目录的交叉关联，信噪比最高可达20.6，并展示了其在测量UGRB红移分布和将暗物质湮灭探测质量上限提升至约300 GeV方面的潜力。
2024-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
