Double-slit vacuum polarisation effects in ultra-intense laser fields
研究了强激光驱动真空对电磁探测波传播的影响。我们研究了两种情况,包括一个集中的探测激光束通过一个区域的真空极化的超强激光场。通过分裂成两个,分开的,单色高斯脉冲在垂直于探测场轴的平面中反向传播,我们证明了一个领先的顺序光的光衍射效应,产生的干涉图案让人想起经典的双缝实验。我们计算了衍射的探测光子的总数以及衍射到真空偏振信号高于探测背景的区域中的数量。此外,我们计算诱导的椭圆率和偏振旋转的探测光束,并显示如何,在现实的情况下,在两个强场的中心不完全对齐,一定范围的光束分离和观察距离实际上可能会导致一个单一的强激光束的理想情况下增加。
2013-01-29 hep-ph physics.optics quant-ph
Laser frequency combs and ultracold neutrons to probe braneworlds through induced matter swapping between branes
本文研究了一个新的实验框架来检验膜世界假说。最近的理论结果表明,在适当的磁矢势的影响下,膜之间的物质交换是可能的。它表明,所需的条件可能会实现与当今的技术。该实验使用脉冲和相干电磁辐射源,并依赖于超高精度光谱学中众所周知的Hansch频率梳技术。一个很好的测试假设的候选物质是一个极化的超冷中子气体,其中交换中子的数量被测量。
2011-02-15 gr-qc hep-ph hep-th
Proposal to use laser-accelerated electrons to probe the axion-electron coupling
University of Oxford(牛津大学);University of York(约克大学);Rutherford Appleton Laboratory(鲁瑟福·阿普尔顿实验室);University of Strathclyde(斯特拉斯克莱德大学)
本文提出利用激光加速电子探测轴子-电子耦合,通过计算轴子发射概率和能量,探讨实验可行性及检测方法。
2026-02-19 hep-ph
Probing vacuum birefringence under a high-intensity laser field with gamma-ray polarimetry at the GeV scale
探测真空结构在高强度场作用下的形变是一个重要的研究课题。在量子电动力学(QED)的背景下,真空暴露于线偏振的高强度激光场预计将显示双折射。我们考虑的10 PW的激光系统泵浦真空和1 GeV的光子探测双折射效应的组合。真空双折射可以通过探测$γ$ -射线的偏振翻转来测量,这也可以解释为探测光子的相位延迟。我们提供了理论上如何提取GeV探测光子的相位延迟通过成对拓扑的Bethe-Heitler过程中的偏振计,然后评估真空双折射的可测量性通过相位延迟给定一个具体的偏振计设计与现实的一组激光参数和可实现的脉冲统计。
2017-05-06 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Probing vacuum birefringence using x-ray free electron and optical high-intensity lasers
真空双折射是强场量子电动力学最引人注目的预言之一:穿过强场区域的探测光子可以通过耦合到泵浦场和探测场的虚拟带电粒子的量子涨落间接地感知所施加的“泵浦”电磁场。这种耦合对场对准敏感,并且可以有效地导致探测光子偏振模式的两个不同折射率,从而引起双折射现象。在这篇文章中,我们进行了专门的理论分析,建议发现实验的真空双折射的X射线自由电子激光/光学高强度激光设备。现实地描述泵浦和探测激光脉冲的宏观电磁场,我们超越了以前的分析,占各种影响之前没有考虑在这种情况下。我们的研究有助于在实际实验中对信号进行严格的定量预测和优化。
2016-05-30 hep-ph physics.optics quant-ph
Axionlike-particle generation by laser-plasma interaction
与光子弱耦合的假想轴子和类轴子粒子至今还没有在任何实验中发现。随着激光技术的发展,利用激光与等离子体的相互作用,可以在实验室中产生比大型磁体强得多但短得多的准静态电场和准静态磁场,以帮助寻找轴子。本文讨论了以平面或圆柱对称激光等离子体场为背景,以X射线自由电子激光为探针探测碱性磷酸酶的可行性。探测场和背景场都是偏振的,使得相应参数空间中ALP的存在将引起探测场的偏振旋转,这可以以高精度检测。此外,在等离子体中的结构场创建了一个可调的横向轮廓的相互作用,并通过相位匹配机制提高了信噪比。本文中讨论的ALP质量范围为$10^{-3}$ eV至1 keV。给出了几种简单的方案,并对ALP的产生和探测光子的偏振旋转进行了估算,揭示了未来在实验室中实现激光等离子体ALP光源的可能性。
2022-09-05 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
Fundamental Physics Explored with High Intensity Laser
在过去的一个世纪里,粒子加速到高能的方法已经成为在实验室中探索物质基本性质的主要方法。看来,基于对撞机的当代加速器的最新研究显示出饱和的迹象(或至少是放缓),增加其能量和其他必要的参数,以扩大这一前沿。我们建议双管齐下的方法,使最近的进展,高强度激光。
2012-09-13 hep-ex hep-ph
Light diffraction by a strong standing electromagnetic wave
从理论上研究了线偏振探测光与聚焦强激光驻波的非线性量子相互作用。由于激光驻波脉冲的紧密聚焦,与相应的平面波情况相反,探测光束会产生衍射效应。对实际实验条件下的椭圆率和由X射线探针在相互作用后获得的主偏振面的旋转的定量估计表明,利用未来的X射线自由电子激光光实现这种真空效应是可行的。
2006-08-28 hep-ph
Spatial variation of fundamental couplings and Lunar Laser Ranging
如果自然界的基本常数在宇宙空间中有变化,那么一般来说,在空间中会有具有优先方向的额外力,这违反了等效原理。我们表明,毫米精度的阿帕奇点天文台月球激光测距操作提供了一个非常敏感的探测这种变化,有能力检测夸克质量和强相互作用尺度之间的比率的宇宙梯度与梯度的水平ln(m_quark/Lambda_QCD)~ 2.6 x 10^-6 Glyr^-1,这与Webb等人最近报道的测量结果所提出的宇宙梯度相当。我们还指出了目前计划改进的等效原理的能力在δ g/g < 10^-17的水平上进行测试,以探测类似的宇宙梯度。
2011-04-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Enhanced subthreshold electron-positron production in short laser pulses
探测光子通过极化的短脉冲电磁波(例如:激光)波场进行了分析。在亚阈值区,对产生的总截面的显着增加,发现即使在中等的激光脉冲强度的情况下,减少激光脉冲的持续时间。
2012-05-17 hep-ph
Axion-induced birefringence effects in laser driven nonlinear vacuum interaction
研究了探测电磁场通过对向传播的强平面波的传播。电磁场(赝)标量轴子场相互作用和虚拟电子-正电子对介导的电磁场的自相互作用的有效拉格朗日方法的影响。首先,我们发现,如果强场是圆偏振的,相反的领先阶非线性QED效应,轴子光子相互作用诱导的手征双折射和二向色性在真空中。后者的效果是通过唤起沿探针和强波的共同传播方向的总角动量守恒来解释的,这使得只有具有相同螺旋度的探针和强场才能产生真正的轴子。此外,在超短强脉冲的情况下,它示出的探测光子的吸收系数依赖于脉冲的形式,特别是在载波包络相位的强光束。目前的研究结果可以利用实验来隔离非线性真空效应源于光轴子相互作用,特别是在即将到来的超强激光设施,严格的约束轴子光子耦合常数,原则上提供。
2013-11-18 hep-ph physics.optics
Comment on arXiv:2510.21705 "Fundamental Impossibility of a Superradiant Neutrino Laser" and comment on arXiv:2510.21692 "Can Bose-Einstein Condensates Enhance Radioactive Decay?"
Stanford University(斯坦福大学)
本文针对两篇arXiv预印本发表评论,指出中微子截面极小,实验室中不存在超辐射现象。
2026-10-14 hep-ex hep-ph quant-ph
Extremely high-intensity laser interactions with fundamental quantum systems
激光-物质相互作用领域传统上涉及原子、分子和等离子体对外部光波的响应。然而,最近持续的技术进步正在开辟利用强激光辐射来触发或实质性地影响原子物理学能量尺度以外的物理过程的可能性。可用的光学激光强度超过$10^{22}\;\text{W/cm$ ^2 $}$,可以将基本的光-电子相互作用推到极端极限,在那里辐射-反应效应主导电子动力学,可以揭示量子真空的结构,并且可以触发电子、μ子和π子等粒子及其相应的反粒子的产生。此外,强相干高能光子的新来源和基于激光的粒子对撞机可以为核量子光学铺平道路,甚至可能允许发现超越标准模型的新粒子。这些都是本文章的主要议题,这是专门审查最近的调查范围内的相对论量子动力学,量子电动力学,核和粒子物理,发生在极强的激光场的高能过程。
2012-04-25 hep-ph physics.atom-ph physics.plasm-ph
Precision Measurement of Time-Reversal Symmetry Violation with Laser-Cooled Polyatomic Molecules
对极性分子中违反时间反演对称性的相互作用的精确搜索是对标准模型之外的高能物理的极其敏感的探测。为了将这些探测的范围扩展到PeV范围,需要长的相干时间和大的计数率。最近在极性分子的激光冷却方面的进展提供了一种重要的工具--光阱。然而,到目前为止,已经被激光冷却的分子类型并不具有用于新物理搜索的高度理想的特征组合,例如完全磁化的能力和内部共磁力计状态的存在。我们表明,通过利用内部的自由度,目前只有在分子中至少有三个原子,这些功能可以同时实现与分子,具有简单的结构,并服从激光冷却和捕获。
2017-05-31 hep-ph physics.atom-ph physics.chem-ph
Searching for dark matter and variation of fundamental constants with laser and maser interferometry
自然界基本常数的任何微小变化,都可能是由暗物质或某些尚未发现的宇宙场引起的,都会改变干涉仪内光束的相位,而干涉仪可以非常精确地测量光束的相位。激光和脉泽干涉测量可用于寻找基本常数的线性时间漂移,通过瞬态时间效应探测拓扑缺陷暗物质,以及通过振荡效应寻找由标量暗物质场组成的残余相干振荡凝聚体。我们提出的实验需要对现有设备进行微小的修改或不进行修改,并提供广泛的物理参数的重要和不受约束的空间。
2015-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fundamental physics at an X-ray free electron laser
X射线自由电子激光(FEL)已被提议在SLAC以所谓的直线加速器相干光源的形式以及在DESY建造,所谓的XFEL实验室是正负电子线性对撞机TESLA设计的一部分。X射线自由电子激光除了在凝聚态物理、化学、材料科学和结构生物学等方面有直接的应用外,还可以用来研究一些基础物理问题。在这方面,我们可以提到真空的沸腾(在外场中产生施温格对)、视界物理(昂鲁效应)和轴子的产生。我们回顾这些X射线自由电子激光的基础物理的机会,并讨论必要的技术改进,以实现这些目标。
2001-12-19 hep-ph physics.ins-det physics.optics
Light by Light Scattering as a New Probe for Axions
研究了高功率激光脉冲相互作用过程中虚轴子对腔内光子偏振态的影响。研究了一种新的用于测量光-光(LBL)散射过程中的轴诱导椭圆率信号的检测方案。我们表明,在探测激光束和高强度的目标光束的光子之间的动量交换可能会导致共振的轴子的物理质量。因此,真空双折射的共振增强引起大的椭圆率信号。这种信号增强可以应用于区分LBL散射的轴子贡献和电子-正电子对的标准模型贡献。对实验上可行的探测光源和强激光背景,研究了该方案的灵敏度。结果表明,该技术具有探测质量范围为$10^{-2} \textrm{eV} \lesssim m_{a} \lesssim 1 \textrm{eV}$的QCD轴子的潜力。在这个区域,轴子诱导的信号超过了标准模型的背景。
2020-02-14 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
Enhanced effects of variation of the fundamental constants in laser interferometers and application to dark matter detection
我们概述了新的激光干涉仪测量,以寻找电磁精细结构常数$α$和粒子质量(包括非零光子质量)的变化。我们提出了一个锶光晶格时钟-硅单晶腔干涉仪作为一种新的小规模的平台,这些新的测量。光束在干涉仪中的多次通过增强了由于基本常数的平均通过次数的变化而引起的效应($N_{\textrm{eff}} \sim 10^2$用于大型引力波探测器,如LIGO、Virgo、GEO 600或TAMA 300,而$N_{\textrm{eff}} \sim 10^5$用于锶钟-硅腔干涉仪)。我们提出的激光干涉仪测量可以实现作为一个非常精确的工具,在标量暗物质,形成一个振荡的经典场或拓扑缺陷的直接检测。
2016-06-25 hep-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Photon Irradiated Compression as a Tool of Investigating Fundamental Physics beyond Standard Model
我们澄清如何强烈的激光照射导致增强的稀有过程中可能发生的原子。利用相干激光束的非微扰计算,给出了在大功率极限下与时间有关的增强因子的精确公式。高质量的激光器可能为实验研究远超粒子物理标准模型的物理如轻子和重子不守恒等提供一种新的工具。
2005-09-02 hep-ex hep-ph physics.atom-ph