Pair production with neutrinos and high-intensity laser fields
本文详细计算了强激光场中中微子的正负电子产生率。在标准模型的框架下，通过中性通道对中微子→中微子+电子+正电子的过程进行了计算。生产率表中的一系列传入中微子能量的电磁场类似于可以达到目前的高强度激光器。
2004-12-01 hep-ph
Probing vacuum polarization effects with high-intensity lasers
这些笔记提供了一个教学介绍的理论研究真空极化效应在强电磁场所提供的国家的最先进的高强度激光。量子真空涨落引起电磁场之间的有效耦合，从而用非线性补充了麦克斯韦经典电动力学的线性理论。借助于一个简化的激光脉冲模型，允许明确的分析见解，我们演示了如何有效地分析这些有效的相互作用在高强度激光实验的全光学签名。此外，我们突出了几个关键功能相关的精确规划和定量理论分析的量子真空非线性的碰撞高强度激光脉冲。
2019-12-25 hep-ph
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
A Lorentz and gauge invariant measure of laser intensity
本文着重于作为激光束简单模型的零场，讨论了强电磁场中电荷的经典相对论运动。我们提出了一个普遍的，洛伦兹和规范不变的激光强度的措施，明确计算和解释它的交叉场，平面波和涡旋模型。
2008-07-11 hep-ph physics.class-ph
Non-linear Compton scattering of ultrahigh-intensity laser pulses
本文研究超高强度短脉冲激光与相对论电子非线性康普顿散射的光子谱，通过亚结构平均和稳相近似计算总发射概率，发现脉冲场光子产额可比单色波结果高十倍。
2011-11-01 hep-ph
Laser intensity effects in noncommutative QED
我们讨论了QED的双重扩展，假设存在由超强激光提供的强外场和时空的非对易性。虽然非对易效应使电子的强度引起的质量移动保持不变，但光子的性质发生了显着变化：它们获得了不再像光的准动量。我们研究的后果，这种结合的非对易强场效应的基本轻子光子相互作用。
2010-02-17 hep-ph
Pair production seeded by electrons in noble gases as a method for the laser intensity diagnostics
在这项研究中，我们探讨了利用强激光场中的电子-正电子对产生过程作为测量相应激光辐射强度的工具的可能性。在初始状态下，我们考虑自由电子气体或中性氙气体，其电子被电离。一旦这些种子电子在外部激光场中获得足够的能量，它们就可以发射高能光子，这些光子随后通过Breit-Wheeler机制衰变产生电子-正电子对。通过探测所产生的正电子，人们可以通过本研究中推导出的一一对应关系来恢复激光强度的值。我们分析了两种不同的配置的外场：设置涉及一个单独的聚焦激光脉冲和两个反向传播的激光脉冲的组合。进行数值计算和分析其精度，我们证明，根据我们的估计，激光强度可以确定的范围内的$10^{23}$ - $10^{26}~\text{W}/\text{cm}^2$与$10$ - $50 \%$的相对不确定度。
2021-04-21 hep-ph physics.plasm-ph
Thomson scattering in high-intensity chirped laser pulses
本文研究了电子在超强啁啾激光脉冲中的汤姆逊散射。研究发现，负啁啾的引入意味着电子进入了场的高频区域，而它仍然有很大比例的原始能量。与没有啁啾的情况相比，这导致发射辐射的能量和强度的显著增强。
2015-07-29 hep-ph physics.plasm-ph
High-Intensity Probes of Axion-Like Particles
随着强度的不断增加，现代激光系统可以成为寻找轴子和类轴子粒子的有价值的工具。由于轴子搜索的传统设置不能容易地适应高强度激光系统的使用，我们提出了一种新的，纯粹基于激光的设置，其中频率偏移的发生是轴子-光子相互作用的可观察到的。
2010-10-29 hep-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
Analytical Solutions of the Dirac and the Klein-Gordon Equations in Plasma Induced by High Intensity Laser
本文给出了等离子体环境中强电磁波耦合的Dirac方程和Klein-Gordon方程的解析解。这些是熟悉的Volkov解决方案的推广。首次证明了非零光子有效质量对标量和费米子波函数、守恒量和有效质量的贡献。新的波函数表现出与Volkov解决方案的差异，目前可用的激光强度。
2013-06-03 hep-ph physics.plasm-ph
Photon-photon scattering at the high-intensity frontier
近年来，高强度激光技术的巨大进步和专门的高场实验室的建立为在高强度前沿首次观测量子真空非线性铺平了道路。我们主张一个特别前瞻性的方案，其中三个同步的高强度激光脉冲被带入碰撞，产生信号光子，其频率和传播方向与驱动激光脉冲不同，从而提供各种手段来实现良好的信号与背景分离。基于真空发射的理论概念，我们采用了一种有效的数值算法，使我们能够模拟聚焦高强度激光脉冲的碰撞在前所未有的细节。我们提供了准确的预测，在实验中可访问的信号光子的数量。我们的研究为量子真空非线性的首次验证铺平了道路，该实验是在目前即将上线的许多高强度激光设施之一进行的一个控制良好的实验室实验。
2018-04-10 hep-ph hep-th physics.optics
X-ray photon scattering at a focused high-intensity laser pulse
研究了任意模式组成的近轴拉盖尔-高斯光束与聚焦强激光脉冲正面碰撞中的X射线光子散射。对于碰撞激光场的偏振矢量的适当选择的相对取向，这引起真空双折射效应，其表现为偏振翻转的信号光子。在这篇文章中，XFEL被假定为适度地聚焦到比高强度激光束更大的腰部。如前所述的一个基本的傍轴高斯光束的特殊情况下，这种情况下，一般伴随着一个散射现象的X射线能量信号光子外的XFEL光束的前锥，潜在的帮助检测的效果在实验中。在这里，我们研究的命运下的X射线散射信号的高强度泵的横向焦点分布的示例性变形。
2019-06-23 hep-ph physics.optics
Dominance of $γ$-$γ$ electron-positron pair creation in a plasma driven by high-intensity lasers
光单独产生电子和正电子是量子电动力学的基本预测，但尚未被观察到。在这里，我们表明，它是可能的，以创建${>}10^8$正电子由双激光照射的结构等离子体靶，在强度为$2 \times 10^{22} \mathrm{W}\mathrm{cm}^{-2}$。与以前的工作相比，对的创建主要是由线性Breit-Wheeler过程（$γγ\to e^+ e^-$）驱动，而不是假设在高强度下占主导地位的非线性过程，因为目标内部发射的$γ$射线的密度很高。有利的缩放与激光强度的线性过程提示重新考虑其忽略在模拟研究中，但也允许正电子射流形成的强度，已经实验可行的。模拟结果表明，在准静态等离子体磁场的约束下，正电子可以被激光加速到能量为$> 200$ MeV。
2021-05-15 hep-ph physics.plasm-ph
Limitations on the attainable intensity of high power lasers
结果表明，即使是一个单一的$e^-e^+$对产生的超强激光场在真空中将导致雪崩的QED级联的发展，迅速耗尽入射激光脉冲。这证实了老N。玻尔猜想，具有临界QED强度$E_S=m^2c^3/e\hbar$的电场永远不可能产生。
2010-04-29 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
A dark-field setup for the measurement of light-by-light scattering with high-intensity lasers
本文提出一种共用聚焦光学元件的暗场实验装置，可在拍瓦级高场激光设施中于强背景下探测单光子级量子真空光-光散射，并估计了不同偏振下的信号光子数。
2024-04-16 hep-ph physics.optics quant-ph
Detectable Optical Signatures of QED Vacuum Nonlinearities using High-Intensity Laser Fields
量子电动力学（QED）是迄今为止经过最精确检验的量子场论。然而，特别是在高强度的制度，它预测到目前为止还没有直接在全光学实验，如光子光子散射现象引起的量子真空波动的各种现象。在这里，我们专注于在高强度的电磁场制度的量子真空效应的全光学签名。我们提出了一个实验装置产生的信号光子可区分的背景。这种配置是基于两个光脉冲petawatt激光器：一个产生一个狭窄的，但高强度的散射中心，由另一个探测。我们计算的信号光子的微分数，可与此字段配置解析，并将其与驱动激光束的背景进行比较。
2020-03-10 hep-ph physics.optics
Anomalous radiative trapping in laser fields of extreme intensity
我们证明了带电粒子在一个足够强的驻波压缩，并同步振荡，电场的最大值。这种不寻常的捕获行为，我们称之为“异常辐射捕获”（ART），为产生辐射和粒子束开辟了新的可能性，这两者都是高能量，定向和准直的。ART还为高强度QED实验中的粒子控制提供了一种机制。
2013-08-06 hep-ph physics.plasm-ph
Probing vacuum birefringence by phase-contrast Fourier imaging under fields of high-intensity lasers
在真空中，高强度激光可以通过虚真空偏振过程引起光子-光子相互作用，虚真空偏振可以通过光子在强场中的相速度移动来测量。在光频域中，光子-光子相互作用是由欧拉-海森堡有效作用量描述的偏振介导的。该理论预言了量子电动力学（QED）中由非线性性质引起的相速度移动的真空双折射或偏振依赖性。提出了一种利用相衬傅里叶成像的绝对相速度位移测量强激光场作用下真空双折射的方法。该方法可以用于观察甚至超出QED真空极化的效应。
2011-04-06 hep-ph physics.optics quant-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
Sensitivity to Dark Energy candidates by searching for four-wave mixing of high-intensity lasers in the vacuum
理解暗物质和暗能量的理论挑战表明宇宙中存在低质量和弱耦合场。准平行光子-光子碰撞系统（QPS）可以同时研究光场的共振产生和光场相干性引起的光场衰变。通过在真空中聚焦不同颜色的高强度激光，新的颜色作为相互作用的标志出现。由于四个光子在初始和最终状态通过暗场交换相互作用，这个过程类似于量子光学中的四波混频，其中入射的三个波之间的频率和差通过晶体的非线性特性产生具有新频率的第四波。四波混频过程的相互作用速率与各波的强度成立方关系。因此，如果给出高强度的激光场，暗场与光子的弱耦合的灵敏度在低于亚电子伏特的宽质量范围内迅速增加。基于实验测量的光子能量和线偏振态，考虑脉冲激光有限谱宽的影响，建立了可达质量耦合域与强激光参数之间的关系。预期的灵敏度表明，我们有潜力探索在sub-eV质量范围内的超普朗克耦合强度的相互作用，如果尖端的激光技术得到适当的结合。
2012-11-12 gr-qc hep-ex hep-ph
A Frenet-Serret Interpretation of Particle Dynamics in High-Intensity Laser Fields
在本文中，我们讨论了带电粒子在高强度激光场的Frenet-Serret形式的背景下，它描述了粒子世界线的内在几何的动力学。我们发现的Frenet-Serret标量和高强度激光粒子相互作用相关的基矢量的近似关系。量子效应的发生与康普顿波长量级的经典轨道的曲率半径有关。讨论了经典辐射反应的影响，以及由T-BMT方程得到的自旋极化矢量的经典进动。本文评述了强场QED在局域常场近似下光子发射率的推导，并将其用于量子辐射反应的蒙特卡罗模拟。这样的数值模拟，提出了一个可能的实验，以区分辐射反应的经典和量子力学模型。
2019-03-27 hep-ph physics.atom-ph physics.plasm-ph
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
