Axion-like-particle search with high-intensity lasers
我们研究ALP-光子转换在强非均匀电磁场所提供的当代高强度激光系统。我们观察到，探测光子穿过一个高强度激光的高斯光束的叠加在基频和倍频模式的焦斑可以经历一个频率偏移，由于他们的间歇性传播的类轴子粒子。这一过程是强烈的共振质量上所涉及的激光频率的顺序达到峰值。在光学装置中的基于P2P激光的实验对$\mathrm{eV}$质量范围内的ALP敏感，因此可以补充偶极磁体处的ALP搜索。
2010-06-29 hep-ph hep-th
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
Transverse spreading of electrons in high-intensity laser fields
我们表明，电子与高强度激光的碰撞，离散光子发射引入的横向光束扩展，这是不同的，由于经典（或光束形状）的影响。通过数值模拟，我们表明，这种量子诱导的横向动量增益的电子是体现在碰撞与一个现实的激光脉冲的强度在目前的技术范围内，我们提出它作为一个可测量的签名强场量子电动力学。
2014-03-18 hep-ph hep-th physics.plasm-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
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
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
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
Radiation reaction in electron-beam interactions with high-intensity lasers
被电磁场加速的带电粒子发出辐射，由于动量守恒，辐射必须对发射粒子产生反冲。这种反冲力被称为辐射反应，强烈地影响了超相对论电子在强电磁场中的动力学。这种环境在天体物理学中存在，例如在中子星磁层中，并将在下一代高强度激光设施的激光物质实验中创造。在许多这样的情况下，辐射的单个光子的能量可以与发射粒子的能量相当，这不仅需要对辐射反应进行建模，而且需要对量子辐射反应进行建模。在世界范围内发展的多拍瓦激光系统的大型设施，并期望他们将创建聚焦电磁场与前所未有的强度$> 10^{23}~\mathrm{W}\text{cm}^{-2}$，激发了新的兴趣，这些影响。在本文中，我回顾了理论和实验的进展，了解辐射反应，和量子效应相同的，在高强度的激光场，探测与超相对论电子束。特别是，我们将讨论分析和数值方法如何深入了解新的辐射反应诱导动力学，以及如何在现有的激光设施的实验中探索相同的物理。
2020-03-30 hep-ph physics.plasm-ph
Asymmetries of azimuthal photon distributions in non-linear Compton scattering in ultra-short intense laser pulses
本文讨论了超短强激光脉冲中的非线性康普顿散射，着重讨论了出射光子能量的角分布。这是一个很容易通过实验获得的可观察量。预测的方位角分布的不对称性的线偏振和圆偏振。本文系统地研究了激光强度、载波包络相位和激光偏振对单周期和少周期激光脉冲发射光谱的影响。对于线性偏振，发射的主导方向从相对于低强度的激光偏振的垂直图案改变为对于高强度激光脉冲的主导平行发射。
2013-05-16 hep-ph physics.optics
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 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
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
Dynamical Schwinger effect and high-intensity lasers. Realising nonperturbative QED
我们考虑了在两束强度为10^{20}-10 ^{22} W/cm ^2的反向传播光学激光束的焦点处产生真空e^+e^-对的实验验证的可能性，这是用当今的拍瓦激光器可以实现的，并且接近施温格极限：在ELI处将达到10^{29} W/cm ^2。我们的方法是基于无碰撞动力学方程的e^+和e^-分布函数的演变由一个非马尔可夫源项对生产。作为真空对产生的可能的实验信号，我们考虑e^+e^-湮灭为γ-对，以及高频探测激光束被产生的e^+e^-等离子体折射。我们讨论了动力学对产生过程对激光波长的依赖性，特别强调了在X射线领域（X-FEL）的应用，以及在高强度激光下μ^+μ^-和π^+π^-对产生的前景。我们研究了使用高强度激光器作为离子束的“助推器”的前景，其能量范围为每核子几个GeV，这是相关的，例如，在实验室实验中探索QCD相变。
2008-11-21 hep-ph nucl-th physics.optics
Optimizing Laser Pulses for Narrowband Inverse Compton Sources in the High-Intensity Regime
相对论电子对超强短激光脉冲的散射使人们可以产生大量的X射线或$γ$射线光子，但以牺牲光谱宽度为代价--激光的时间脉冲不可避免地导致相当大的光谱展宽。在这封信中，我们描述了一种简单的方法来产生优化的激光脉冲，补偿非线性光谱展宽，并可以被认为是两个相反的线性啁啾脉冲相对于彼此延迟的叠加。我们建立了一个简单的分析模型，使我们能够预测这样的双脉冲的最佳参数-延迟，啁啾量和相对相位--产生窄带γ射线谱。我们的预测证实了数值优化和模拟，包括3D效果。
2019-02-27 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
