Optimization of Schwinger pair production in colliding laser pulses
最近的研究表明，施温格对生产的渐近粒子谱是非常敏感的外电场分布。我们扩展的想法，动态辅助Schwinger效应从单脉冲轮廓更现实的领域配置中产生的全光学实验搜索对创建。我们使用量子动力学的方法来研究粒子的生产，并采用多启动方法，结合最优控制理论，以确定一组参数的粒子产量在动量空间中的前进方向是最大化的。我们认为，这种策略可以用来增强信号的对生产在一个给定的检测器在实验设置。
2014-09-28 hep-ph quant-ph
Gravitational Radiation from Colliding Vacuum Bubbles: Envelope Approximation to Many-Bubble Collisions
我们引入一个近似计算的引力辐射产生的碰撞的真真空气泡，是足够简单，允许模拟的相变的碰撞数百个气泡。这种“包络近似”忽略了碰撞气泡的复杂“边界”区域，而只遵循气泡壁的演化。该近似精确地再现了两个标量场真空泡碰撞的引力辐射的先前结果。使用由$Γ= Γ_0 e^{βt}$给出的气泡成核率，我们通过碰撞20到200个气泡来模拟相变;释放到重力波中的真空能量的分数为$E_{\rm GW}/E_{\rm vac} = 0.06(H/β)^2$，并且光谱的峰值出现在$ω_{\rm max}=1.6β$处（$H^2=8πGρ/3$是与假真空相关联的哈勃常数）。光谱与两个气泡的情况非常相似，只是引力波产生的效率高出约5倍，这可能是由于一个给定的气泡与许多其他气泡碰撞的事实。最后，我们考虑两个进一步的“重力”近似，其中重力辐射计算为一个不相干的总和超过个别气泡的气泡大小的分布加权。这些近似值以少得多的计算量提供了引力波谱的合理估计。
1992-11-07 astro-ph hep-ph
Gravitational waves from colliding vacuum bubbles in gauge theories
研究了规范理论中强过冷宇宙相变中引力波的产生。我们从两个气泡晶格模拟中提取GW源的缩放，并将其用于薄壁限制中的多气泡模拟中，以估计由此产生的GW谱。我们发现，在规范场的存在下，GW源的衰变与气泡半径为$\propto R^{-3}$碰撞后。这导致GW频谱在低频遵循$Ω_{\rm GW} \propto ω^{2.3}$，在高频遵循$Ω_{\rm GW} \propto ω^{-2.4}$，这标志着与流行的包络近似的显著偏差。
2021-11-17 astro-ph.CO hep-ph
Instability of colliding metastable strings
$U(1)_R$对称性破缺在超对称性破缺（SUSY）模型中起着至关重要的作用。在同时具有超对称保持真空和超对称破缺真空的模型中，可以存在被称为R-管的管状宇宙弦，其表面由内插具有一定缠绕数的假真空和真真空的畴壁构成。它们的（不）稳定性对超对称破缺模型本身具有很强的约束作用。在本研究中，我们通过场论模拟研究了两个碰撞的亚稳态管状弦的动力学（不）稳定性。从中我们发现，弦变得不稳定，这取决于两个弦的相对碰撞角度和速度，并且由于弦的快速膨胀或作为碰撞残余物产生的不稳定气泡，假真空最终被真真空填充。
2014-02-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Electron-positron pair production in the external electromagnetic field of colliding relativistic heavy ions
Baltz { \em{et al.} }在最近的一篇论文中提出的关于周边高度相对论重离子碰撞中$e^+e^-$产生的结果被以一种非常直接的方式重新导出。结果表明，狄拉克方程的解直接导致的多重性，即由离子的电磁场产生的电子-正电子对的总数，而单对生产概率的计算涉及得多。一个关键的观察关注的是未解决的问题，似乎缺席库仑修正（贝特-Maximon修正）对生产截面。它表明，无论是真空-真空振幅的列入，也没有正确的解释的狄拉克方程的解决方案有关的对多重性是能够解释（从基本的角度来看）的库仑修正的情况。因此，矛盾必须考虑到高能量极限的处理。
2001-12-14 hep-ph
Vacuum pair production in zeptosecond pulses: Peculiar momentum spectra and striking particle acceleration by bipolar pulses
研究两束康普顿时间量级对传电磁脉冲下的真空电子-正电子对产生，发现单极与双极脉冲分别具有高总产额和沿传播方向超相对论加速粒子的奇特动量谱特征，为实验探测量子电动力学短时间域真空响应提供了标志。
2024-11-18 hep-ph
Influence of Laser Pulse Parameters on the Properties of e-e+ Plasmas Created from Vacuum
利用动力学理论中的低密度近似方法研究了强激光场中电子对等离子体（EPPP）的真空产生，研究了所观测到的EPPP与单个激光脉冲的形状和参数的关系。计算了多光子域中电场随时间变化的EPPP分布函数（绝热参数γ>> 1）。分析和数值计算的基础上的场强，场脉冲的形式和频谱的依赖关系进行了研究。所得结果可用于研究与动态Schwinger效应相关的一些可观测的次级过程。
2012-05-14 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
Vacuum muon decay and interaction with laser pulses
University of Plymouth（普利茅斯大学）
本文提出激光脉冲影响muon真空衰变率的机制，通过量子干涉在电子动量谱中产生条纹并延长muon寿命。
2026-01-08 hep-ph
Collapse and revival of electromagnetic cascades in focused intense laser pulses
研究了高能电子束与两束反向传输的飞秒激光脉冲的相互作用。非线性康普顿散射和发射光子产生的电子-正电子对导致电磁“非线性”级联的发展，然而由于次级粒子的能量损失，该级联相当快地崩溃。然而，激光场加速了聚焦区中捕获的低能电子和正电子，从而引起另一种类型（“雪崩型”）的电磁级联的发展。在电子束能量为几个GeV量级、碰撞激光脉冲强度为$10^{24}$ W/cm $^2$的情况下，可以观察到级联崩溃和恢复的这种效应。这意味着它可以很容易地观察到在新的激光设施，无论是计划在不久的将来，或已经在建设中。建议的实验装置提供了最现实的和有前途的方式来观察“雪崩型”级联。
2014-07-24 hep-ph physics.plasm-ph
Strong field vacuum birefringence in plane wave pulses
本文结合“局部单色”绝热近似与局部希尔伯特变换，提出适用于蒙特卡洛模拟的速率方法计算强场真空双折射，并通过与精确表达式基准测试及给出典型实验参数下的概率验证了该方法。
2023-07-26 hep-ph
On e^+e^- pair production by a focused laser pulse in vacuum
计算了聚焦激光脉冲产生正负电子对的几率。为了描述聚焦的激光脉冲，我们使用基于麦克斯韦方程组的精确解的电磁场的三维模型。存在两种类型的聚焦波：分别只有电矢量或磁矢量为横向的e偏振波和h偏振波。结果表明，对的产生只可能在$e$极化电磁波中。得到了对产生几率与激光脉冲强度的关系。有人认为，存在一个自然的物理限制，可达到的聚焦激光脉冲强度。这一限制是由电子对产生的影响造成的脉冲能量损失造成的。
2004-03-15 hep-ph
Quantum vacuum signatures in multi-color laser pulse collisions
量子真空涨落引起电磁场之间有效的非线性相互作用。由宏观场驱动的量子真空非线性的一个突出特征是信号光子在诸如频率、传播方向和偏振等特性上与驱动场不同。我们设计了一种策略，有效地跟踪各种真空波动介导的相互作用过程，以确定最有前途的信号光子通道。作为一个例子，我们研究了多达四个光脉冲的碰撞，并注意和频和差频的产生。我们演示了如何使用这些信息来提高信号光子产率在激光脉冲碰撞给定的总激光能量。
2021-04-20 hep-ph physics.optics quant-ph
Probing the quantum vacuum with ultra intense laser pulses
本文介绍：1）强场物理和真空结构和稳定性的理论背景; 2）脉冲激光器领域的仪器发展，并考虑超强激光设备的物理情况;和3）讨论超强激光器的应用和基本用途。
2014-12-28 hep-ph physics.optics quant-ph
Signatures of vacuum birefringence in low-power flying focus pulses
本研究针对纯光场下真空双折射探测所需激光功率过高的难题，提出利用飞行聚焦脉冲的可编程焦速与扩展焦深特性，大幅降低探测功率，其诱导的偏振椭圆率处于现有X射线偏振仪探测范围内。
2024-03-08 hep-ph physics.optics
Minicharged particles search by strong laser pulse-induced vacuum polarization effects
对尚未观测到的真空双折射的激光搜索可能对携带微小部分电子电荷的非常轻的假设粒子敏感。我们表明，在当代技术的帮助下，由中等强度的光学激光脉冲驱动的偏振调查可能允许排除这些粒子候选人的参数空间的区域，这些区域迄今为止还没有被丢弃的实验室测量数据。特别注意的是高斯波剖面的作用。有人认为，在能量制度中，真空成为二向色性由于这些微电荷，探测光束通过一个分析仪设置交叉到初始偏振方向的传输概率将取决于两个诱导的椭圆率以及初始偏振平面的旋转。弱和强场制度，相对于这些微荷电粒子的属性，和强场的极化的相关性进行了研究。
2016-11-10 hep-ph
Generation of quasi-monoenergetic positron beams in chirped laser fields
高能光子在与强激光脉冲碰撞时会通过非线性Breit-Wheeler过程衰变为电子-正电子对。在激光脉冲作用下，由于粒子有效质量的变化，产生的粒子的能谱变宽。对激光脉冲施加适当的啁啾可以使所产生的电子和正电子的能量分布变窄。我们提出了一个方案，其中高能电子束与啁啾激光脉冲碰撞，产生准单能$γ$ -光子束，然后在第二啁啾，紫外脉冲衰减，产生准单能源的高能电子和正电子。
2021-02-03 hep-ph
Strong field effects in laser pulses: the Wigner formalism
我们研究强场真空效应使用相空间方法的基础上维格纳形式主义。利用波前场论，精确计算了强零场背景下的维格纳函数。维格纳函数表现出强场QED的独特功能：特别是我们确定在激光脉冲的有效质量，将其与众所周知的质量移动周期性平面波和识别信号的多光子吸收和发射。最后，我们展示了如何扩展我们的结果来描述真空对碰撞激光脉冲的生产。
2011-04-01 hep-ph hep-th
Prospects for studying vacuum polarisation using dipole and synchrotron radiation
真空偏振效应的测量，特别是真空双折射，使用组合的光学和X射线激光脉冲，现在积极追求。在这里，我们简要地研究了两种替代设置的可行性。第一个使用另一种目标，即会聚偶极脉冲，第二个使用另一种探针，即高能粒子的同步加速器样发射，它们本身与激光脉冲相互作用。后一种设置已被提议用于ELI-NP的实验。
2016-01-29 hep-ph physics.optics
Interference Effects in Schwinger Vacuum Pair Production for Time-Dependent Laser Pulses
我们提出了简单的新的近似公式，标量和旋量QED，从真空中产生的粒子数的时间相关的电场，将产生的干扰效应，从任意数量的不同的半经典转折点。当激光脉冲的时间轮廓具有子周期结构时，这种干涉效应是重要的。我们将展示如何得到的半经典的直觉可以用来指导设计的时间配置文件，提高了动量谱由于干涉效应。这个结果很容易实现，并且普遍适用于时间相关的隧穿问题，例如出现在粒子和核物理，凝聚态物理，原子物理学，化学物理和引力物理的许多其他背景下。
2011-02-21 hep-ph hep-th quant-ph
Carrier-envelope phase and pulse shape effects on vacuum pair production in asymmetric electric fields with bell-shaped envelopes
Malaviya National Institute of Technology Jaipur（马拉维娅国家技术学院斋浦尔分校）
研究载波包络相位和激光脉冲形状对非对称电场中电子-正电子对产生的影响，分析脉冲不对称性、包络类型及相位对动量分布和单位体积产生对数的影响，发现对产生对数有极端敏感性。
2026-04-16 hep-ph hep-th
Vacuum birefringence in the head-on collision of XFEL and optical high-intensity laser pulses
本文的重点是提供紧凑的解析表达式的偏振翻转的信号光子的微分数构成的真空双折射的信号中的正面碰撞的X射线自由电子（XFEL）和光学高强度激光脉冲。我们的研究结果允许前所未有的洞察到缩放的效果与腰部和脉冲持续时间的两个激光束，瑞利范围的高强度光束，以及横向和纵向偏移。它们说明了远场中信号光子的微分数的衰减作为相对于探测光束的光束轴在前向方向上测量的方位角的函数，通常被常规近似所忽略。此外，它们甚至允许我们提取垂直偏振信号光子的角发散的解析表达式。我们希望我们的公式是非常有用的规划和优化的实验方案，旨在检测真空双折射的XFEL/高强度激光装置，如在亥姆霍兹国际光束线极端领域（HIBEF）在欧洲XFEL提出的。
2021-12-19 hep-ph hep-th quant-ph
The Stokes Phenomenon and Schwinger Vacuum Pair Production in Time-Dependent Laser Pulses
由于外部场（电场、色电或引力场）产生的粒子需要通过与时间相关背景的相互作用来演化初始状态，其速率由进出真空之间的Bogoliubov变换来计算。当背景场具有子结构的时间剖面时，对这个问题的半经典分析面临斯托克斯现象的全部微妙之处：WKB解仅是局部的，而产生率需要全局信息。解释了斯托克斯现象，我们给出了一个简单的定量解释最近计算的[物理。102，150404（2009）]的振荡动量谱的e+e-对产生的真空受到时间相关的电场与子周期激光脉冲结构。这种方法也很自然地解释了为什么旋量和标量QED的振荡是异相的。
2010-06-24 hep-ph hep-th quant-ph
Interferometric Differential High-Frequency Lock-In Probe for Laser-Induced Vacuum Birefringence
提出一种利用飞秒光学增强腔和独立控制脉冲的干涉差分高频锁相测量方法，有效抑制了腔双折射系统效应，并具有节省激光功率和装置简单的优势。
2025-04-29 hep-ph physics.optics quant-ph
Extended search for sub-eV axion-like resonances via four-wave mixing with a quasi-parallel laser collider in a high-quality vacuum system
利用双色脉冲激光在准真空中聚焦的四波混频方法研究了类轴子粒子的共振态。准平行碰撞系统，允许探测的亚电子伏的质量范围内实现了通过聚焦的组合激光场与离轴抛物柱面镜。0.10 mJ/34 fs的Ti：Sapphire激光脉冲和0.14 mJ/9 ns的Nd：YAG激光脉冲通过共用一个光轴进行时空同步并聚焦到真空系统中。在$3.7 \times 10^{-5}$ Pa的真空压力下没有观察到显著的四波混合信号，从而通过假设在低于0.21 eV的质量范围内以95%的置信水平交换标量场和赝标量场来提供耦合-质量关系的上限。为了进行这项研究，对实验装置进行了大幅升级，使光学元件与高质量真空系统的要求相兼容，从而提高了脉冲功率。随着脉冲功率的增加，除了已知的原子四波混频过程外，还出现了一种新的与压力相关的背景光子。本文展示了这些背景光子的压力依赖性以及如何在搜索中处理它们。
2020-04-22 hep-ex hep-ph
New Estimation of the Curvature Effect for the X-ray Vacuum Diffraction Induced by an Intense Laser Field
量子电动力学预言了在强激光场作用下，通过虚带电粒子产生的X射线衍射，这种现象被称为真空衍射（VD）。本文导出了一个新的公式来描述XFEL脉冲与激光脉冲迎头碰撞几何中的VD。该公式新考虑了XFEL脉冲的波前曲率。利用该公式，我们还讨论了曲率对SACLA XFEL装置实际参数VD信号的影响。
2019-11-28 hep-ex hep-ph physics.optics
On the Observation of Vacuum Birefringence
我们提出了一个观察强激光场引起的真空双折射的实验。高强度的激光脉冲被聚焦到超相对论强度，并使真空偏振，然后真空就像双折射介质一样。后者由线性偏振的X射线脉冲探测。我们计算得到的椭圆信号在强场QED假设高斯光束。探测信号所需的激光技术将在未来三年内问世。
2006-01-10 hep-ex hep-ph
All-optical signatures of Strong-Field QED in the vacuum emission picture
以两束聚焦的强激光脉冲碰撞为例，研究了量子真空中电磁场之间有效非线性耦合的全光特征。量子真空非线性的实验特征被编码在信号光子中，其运动学和偏振性质不同于构成宏观激光场的光子。我们实现了一个有效的数值算法，允许在实验中访问的现实领域的配置，这样的签名的理论研究。该算法是基于真空发射方案，可以很容易地适应更多的激光束或进一步涉及的字段配置的碰撞。我们解决的情况下，两个碰撞的脉冲在全3+1维时空，并确定实验的几何形状和参数制度，提高信噪比。
2017-12-08 hep-ph hep-th quant-ph
All-optical signatures of quantum vacuum nonlinearities in generic laser fields
高强度前沿的全光学实验为在强宏观电磁场中进行量子电动力学的前所未有的精确测试提供了一条有希望的途径。迄今为止，量子真空非线性全光特性的理论研究大多是基于对驱动激光场的光束轮廓和脉冲形状的简化近似。由于精确的测试需要准确的定量理论预测，我们引入了一个有效的数值工具，促进定量理论研究的量子真空非线性在通用激光领域的全光签名。我们的方法是基于真空发射图片，并利用这一事实，即驱动激光场的动力学是一个很好的近似由经典的麦克斯韦理论在真空中。结合麦克斯韦解算器，自洽地传播任何给定的激光场配置，这允许从第一原理的高强度激光实验中的真空非线性的光子签名的准确的理论预测。我们采用我们的方法来模拟光子签名的量子真空非线性的激光脉冲碰撞涉及几个周期的脉冲，并显示出的角度和光谱分布的发射信号光子偏离的驱动激光束。
2018-11-21 hep-ph physics.optics
Boosting quantum vacuum signatures by coherent harmonic focusing
我们表明，相干谐波聚焦提供了一种有效的机制，以提高在高强度激光场的碰撞量子真空非线性的全光学签名，从而提供了一个有前途的路线，他们的第一个实验检测。假设两个给定参数的激光脉冲在我们的处置，我们证明了大量增加的信号光子的数量在实验中，其中一个脉冲进行相干谐波聚焦之前，它与基频脉冲碰撞。施加一个定量的标准来辨别信号光子从驱动激光光子的背景和占有限纯度的偏振滤波，我们发现，信号光子所产生的非弹性散射过程构成一个有前途的签名。相比之下，传统上被假定为形成最有前景的信号的准弹性贡献仍然以背景为主。我们的研究结果可能会导致一个范式转变，关于量子真空非线性的光子签名是在实验中访问。
2020-07-25 hep-ph quant-ph
Ramsey Fringes and Time-domain Multiple-Slit Interference from Vacuum
符号随时间变化的电场脉冲序列在Schwinger真空对产生中导致相干干涉效应，直接从量子真空产生Ramsey干涉仪，一种多缝干涉效应的全光时域实现。这种干涉符合费米子量子统计，表现为沿线极化电场产生的电子和正电子的数量随动量的变化。对于$N$脉冲，中心值像$N^2$一样增长[即，$N$“狭缝”]，并且函数形式由相干多狭缝表达式很好地描述。这种行为对于许多受驱动的量子系统是通用的。
2011-09-15 hep-ph hep-th quant-ph
Local P Violation Effects and Thermalization in QCD: Views from Quantum Field Theory and Holography
我们认为，在重离子碰撞中P和CP不变性的局域破坏和在高能碰撞中观察到的普适热现象实际上是同一枚硬币的两面，两者都与QCD的量子反常有关。我们认为，代表QCD的量子反常的低能关系是饱和的相干低维真空配置中观察到的Monte Carlo晶格研究。在这个框架中，不依赖于碰撞粒子能量的温度的热谱和近似普适性是由于这些低维真空片的变形而不是碰撞粒子本身的辐射的事实。P奇畴的长程关联的出现（这一特征显然是解释RHIC和LHC上观察到的不对称性所必需的）也是QCD真空位形同样畸变的结果。我们制定相应的物理使用有效的低能量有效拉格朗日。我们还制定了相同的物理学的对偶全息图片时，低维片的拓扑电荷嵌入在4d空间，如蒙特卡罗模拟中观察到的，被确定为D2膜。最后，我们认为，对重离子碰撞中这些长程关联的研究可以作为一个完美的检验，来验证当前观测到的暗能量是膨胀宇宙中QCD真空能量与其在闵可夫斯基时空中的常规值的微小偏离的结果。
2012-05-15 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
