Loop spin effects in intense background fields
分析了平面波和聚焦激光背景下辐射和非辐射电子自旋翻转几率。我们提供了一个简单的和物理上透明的描述自旋动力学在平面波，并证明存在一个运动制度，其中通常的领导阶微扰层次的QED是颠倒的，和非辐射环路效应占主导地位的辐射树级自旋翻转。我们表明，虽然这种回路的优势成为抑制在聚焦激光脉冲由于高灵敏度的场几何形状，但仍有一个制度，在原则上，自旋跃迁上的环路效应可以辨别。
2020-08-19 hep-ph
Absorption cross section in an intense plane wave background
我们考虑在强脉冲背景场存在下电子对探测光子的吸收。我们的分析揭示了正则化和规范不变性之间的相互作用，区分吸收其交叉对称过程，以及在弱场极限的退化过程中的吸收的物理解释。在强场极限下，我们发展了吸收的局部恒定场近似（LCFA），该近似也表现出新的特征。我们基准LCFA对精确的分析计算，并探讨其制度的有效性。脉冲形状的影响也进行了研究，以及红外线和共线限制的吸收过程。
2019-10-08 hep-ph physics.plasm-ph
Worldline Modeling of Ultra-Intense Lasers for N-photon Scattering Processes
本研究针对超强激光建模需非微扰捕捉强场效应的问题，采用强场量子电动力学第一量子化路径积分表示，构建复标量与旋量N光子散射的全多重数树级主公式，并考察了多种背景场。
2025-07-31 hep-ph hep-th
Exact classical and quantum dynamics in background electromagnetic fields
外场中（Q）ED过程的解析结果仅限于几种特殊情况，如平面波。然而，强激光场的强聚焦意味着需要超越平面波模型。通过利用庞加莱对称性和超可积性，我们展示了如何构建，并解决没有近似，激光粒子相互作用的新模型。我们说明的方法与径向偏振（TM）激光束的模型，我们确切地确定经典轨道和量子波函数。以这种方式包括横向场结构的影响，应改善在强激光设施的实验预测和分析。
2017-01-31 hep-ph hep-th
Particle Physics in Intense Electromagnetic Fields
回顾了经典背景电磁场存在下的量子场论。我们给出了一个教学介绍费曼-弗里方法描述非微扰相互作用非常强的电磁场。特别强调了平面波电磁场的情况，给出了带电粒子的波函数和传播子。讨论了强电磁背景下量子过程的一些一般特征。我们还讨论了通过研究强电磁环境诱导的量子现象来寻找新物理的可能性。
2002-10-13 hep-ph
Tachyonic and parametric resonances for massive particle production in an intense plane wave background
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）；Faculty of Physics, Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）
本研究针对三线性标量模型中强平面波的稳定性问题，采用海森堡方程推广解与静止系约化两种方法，揭示了无质量场与轻场情形下稳定性特性及适用方法的差异。
2025-04-11 hep-ph
The simplest description of charge propagation in a strong background
利用与Volkov描述的电荷在平面波背景中传播的规范自由度，我们确定了一种新类型的规范选择，显着简化了理论。这使我们能够开发一个紧凑的描述标量和费米子物质的传播，在圆偏振的背景。它表明，许多通常观察到的结构是规范的文物。然后，我们分析了完整的紫外线行为的单圈修正等费用。这使我们能够识别和对比这两种类型的物质所需的不同的重整化处方。
2020-11-07 hep-ph hep-th
Exact results for scattering on ultra-short plane wave backgrounds
我们给出了精确的结果的发射光谱的非线性Breit-Wheeler对生产和非线性康普顿散射在超强烈，超短持续时间的平面波背景下，模拟为δ函数脉冲。这包括总散射概率的封闭形式表达式。我们明确地表明，这些概率不表现出幂律缩放强度与（毛茸茸的图片）微扰理论的破坏相关，而不是缩放在高强度的限制。
2019-09-05 hep-ph hep-th
Light Propagation in a Background Field for Time-Space Noncommutativity and Axionic Noncommutative QED
研究了背景电磁场中时空非对易性对光传播的低能效应。与前面的一些说法相反，我们发现消失的时空换向器$[\hat{x}^i,\hat{x}^0]= 0$没有偏振旋转，虽然色散关系被修改，允许传播速度比真空光速。对于非零的$[\hat{x}^i,\hat{x}^0]$，在适当的量子化条件下，当物理场通过Seiberg-Witten映射定义时，发现实际上不存在朴素旋转效应。我们还考虑了弱耦合到小质量粒子如轴子的非对易QED。非交换性被发现占主导地位的逆振荡长度，相比轴子质量和QED效应，混合粒子质量小于$10^{-12} eV$。基于光子-轴子跃迁速率的轴子耦合的常规约束是未修改的，然而诱导椭圆率与非对易性平方长度尺度成比例。这最后一个效果被发现是太小，以解释由PVLAS实验报告的椭圆率，但无法用传统的量子电动力学或轴子物理解释。
2006-07-29 hep-ph hep-th
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
Renormalized perturbation theory in an intense background electromagnetic field
University of Rochester（罗切斯特大学）；Università di Torino（都灵大学）；INFN, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）
本文研究强背景电磁场中量子电动力学（SFQED）的重整化，确认背景场作为电荷重整化，证明其可重整性源于真空QED，并引入新抵消项处理真空感生电磁场的发散。
2026-09-28 hep-ph
Photon propagation in a cold axion background with and without magnetic field
在早期宇宙中，由于真空未对准而产生的冷残余轴子凝聚体以频率m振荡，其中m是轴子质量。我们确定在这样一个背景的正弦变化被替换为一个方波轮廓的简化版本中传播的光子的属性。我们证明，以前的结果表明，带电粒子在这样的背景辐射，最初推导假设所有涉及的动量远大于米，持有长波长的快速移动。我们还详细分析了磁场的引入如何改变光子在这种介质中的传播特性。我们简要地评论这些结果可能的天体物理意义。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Photon-propagation model with random background field: Length scales and Cherenkov limits
我们提出了改进的实验边界上的典型长度尺度的光子传播模型与冻结（与时间无关）的随机背景场，这可能会导致一个静态的，多连接的时空泡沫的异常效应。
2005-08-01 gr-qc hep-ph
Photon propagation in non-trivial backgrounds
光子（或任何自旋为1的玻色子）在不同类型的非平凡背景中的传播是令人感兴趣的，包括热浴或背景磁场，或两者兼而有之。我们给一个统一的治疗所有这样的情况下，铸造的问题作为一个矩阵特征值问题。所讨论的矩阵不是正规矩阵，因此应注意区分右特征向量和左特征向量。证明了极化向量是该矩阵的右特征向量，极化和公式是特征向量的完备关系。我们展示了这种方法是如何成功地应用到不同的非平凡的背景。
2020-07-28 hep-ph
Electron-positron annihilation into two photons in an intense plane-wave field
本文采用光锥量子化方法，在严格考虑平面波效应的情况下，分析研究了在任意形状的强经典平面波作用下，电子正电子湮没湮灭为两个光子的过程.本文介绍了平面波背景场中二阶2对2散射过程的一般描述，指出了考虑碰撞粒子局域化并利用波包实现局域化的必要性。我们在背景场中定义了一个局部截面，它概括了真空截面，虽然它不是直接的可观测的，但它允许在平面波和真空中的结果之间进行比较，而不依赖于入射波包的形状。在湮没过程中发现了两种可能的级联或两步通道，并找到了用“虚”积分表示两步和一步贡献的另一种方法.最后，计算了正负电子场与量子化光子场耦合到首级的总局域截面，排除了由两个最后光子的交换引起的两个前导级图之间的干涉，并以相对紧凑的形式表示。与由单个粒子引发的背景场中的过程相反，对湮灭为两个光子实际上也发生在真空中。我们的结果自然嵌入真空部分，并减少到真空的表达，在文献中已知的情况下，消失的激光场。
2020-12-28 hep-ph
High-energy behavior of strong-field QED in an intense plane wave
强场QED辐射修正的解析计算表明，在强平面波存在下，高能区理论的有效耦合可能随能量标度的$(2/3)$次方而增加。这些发现提出了一个问题，即它们与真空中QED辐射修正的相应对数增加是否相容。然而，强场QED中的所有这些分析结果都是在背景常数交叉场的极限情况下得到的。从一般平面波的极化算符和质量算符出发，证明了常交叉场极限和高能极限是不可对易的，并确定了区分这两种极限阶次的物理参数.因此，我们发现，幂律标度在渐近大的能量尺度严格地说只涉及到一个恒定的交叉背景场的情况下，而在一般的平面波的高能辐射校正依赖于能量尺度在真空中。然而，我们也确认了通过现实的设置来实验性地测试"幂律“制度的可能性，例如，高功率激光器或高密度电子-正电子束。
2019-04-06 hep-ph
Production of Light Dark Particles from Nonlinear Compton Scattering Between Intense Laser and Muon or Proton Beam
Nankai University（南开大学）；Xi'an University of Architecture and Technology（西安建筑科技大学）
本文提出利用强激光与μ子或质子束碰撞产生轻暗物质粒子的方法，通过计算非线性康普顿散射截面，探索新轻不可见粒子的检测途径。
2026-01-18 hep-ph
Super light-by-light scattering in vacuum induced by intense vortex lasers
提出一种无需X射线偏振器直接探测真空极化（VP）信号的新方法，通过强涡旋激光诱导超光-光散射效应，使信号光子切向动量显著增大，从而与X射线背景分离，实现强度和信噪比提升两个数量级以上的单次探测。
2025-07-16 hep-ph physics.optics
Optical scalar beam propagation in nontrivial spacetime backgrounds
研究了结构标量光束在二阶对称张量时空背景中的传输。对于这种张量的特殊选择，得到了圆柱坐标系中格林函数的解析表达式。这有利于数值探索在这种非平凡的背景下受光阑限制的高斯光束的传输。与标准真空相比，发现了异常的聚焦特性以及古伊相的减少。在有孔贝塞尔光束的情况下，介质允许克服有限孔径效应，使得相应的衍射长度增加;此外，零阶贝塞尔光束的中心光斑集中了光束能量的增加部分。在存在各向异性介质的情况下，超出电磁场的多种情况可以支持这里报告的结果。它们包括弱引力场中的玻色子场或由洛伦兹对称破缺产生的非平凡时空背景。特别是，我们的研究结果可以说明光学透明的多铁性材料如何提供前所未有的机会来定制结构化光束传播，以及模拟非平凡的时空背景。
2022-10-25 hep-ph physics.optics
Propagation of high-energy neutrinos in a background of ultralight scalar dark matter
如果高能中微子在暗物质的超轻标量场粒子（$m_φ\sim 10^{-23}$ eV）背景中传播，中微子-暗物质相互作用可以发挥作用并影响中微子通量。在这项工作中，我们分析了这种影响，使用传输方程，占中微子再生以及吸收，我们认为中微子通量在河外介质中的传播，也通过星系晕的暗物质。我们显示的结果最终通量到达地球上的点和扩散中微子通量的不同情况下。{We得出的结论是，这种类型的中微子与作为暗物质的超轻标量粒子的相互作用可以产生非常不同的结果，在中微子通量和味道比，可以在中微子探测器，如冰立方测量。
2016-05-30 hep-ph
Nonlinear Propagation of Incoherent Photons in a Radiation Background
研究了强非相干光子在光子气体中的非线性传输。光子-光子相互作用由一对方程控制，这对方程包括在类声波的缓慢变化的能量密度扰动存在下的非相干光子的波动力学方程，以及在光子耦合由量子电动力学效应引起的背景中的后一波的方程。耦合方程被用来导出色散关系，它承认新的类的调制不稳定性的非相干光子。目前的不稳定性可能导致破碎的宽带短光子脉冲在天体物理和实验室设置。
2003-11-08 astro-ph hep-ph
Impact of ion mobility on nonlinear Compton scattering of an ultra-intense laser pulse in a plasma
我们证明了由高强度激光脉冲驱动的等离子体的非平凡色散定性地影响由激光脉冲触发的基本非微扰QED过程，即使在没有电子留在相互作用体积中的情况下，例如，因为有质动力的排出在无电子的情况下，这种等离子体效应由残余离子的响应电流作为对激光传播的色散效应来介导。因此，残留离子充当传播的电磁激光场的有效背景。我们证明，这对基本的非线性QED过程的光子发射的电子吸收大量的激光光子，称为非线性康普顿散射的影响。在两个示例性的情况下，我们发现离子等离子体抑制和增强的光子发射率约$10\%$的中间和高的激光强度，分别。后一种增强没有经典的类似物。
2020-05-05 hep-ph physics.plasm-ph
Non-abelian vector backgrounds with restored Lorentz invariance
研究了恢复洛伦兹不变性的矢量背景对非阿贝尔规范场理论的影响。洛伦兹不变性是通过对背景矢量的洛伦兹不变系综取平均值来确保的。就像阿贝尔情形[hep-ph/0506210]，费米子的传播在长距离上受到抑制。与费米子扇区相反，背景的纯规范组态仅部分地抑制玻色子的长距离传播，即对于大量的颜色，不超过主要的贡献。
2005-07-08 hep-ph
Self-compression and catastrophic collapse of photon bullets in vacuum
光子与虚电子-正电子相互作用引起的光子-光子散射是量子电动力学（QED）预测的经典电磁学的一个有趣的偏离。除了本身的基本兴趣，光子之间的碰撞被认为是重要的磁星附近，在当代强激光，并在激烈的激光等离子体/物质相互作用;后者在实验室中重建天体物理条件。我们表明，一个强的光子脉冲通过辐射气体传播可以自聚焦，并在某些情况下崩溃。这是由于辐射背景的响应，产生了一个势阱，其中脉冲被捕获，从而产生了光子孤立结构。当辐射气体强度达到峰值时，气体释放部分能量进入“光子楔形”，类似于切伦科夫辐射。这一结果对于当代强激光和理解天体物理环境中的局部伽马射线暴具有重要意义。他们还可以进一步测试QED的预测，并提供产生超强光子脉冲的方法。
2005-12-09 hep-ph
Suppression of boosted relic neutrinos by photon backgrounds during ultra-high-energy cosmic ray propagation
Instituto de Física de São Carlos, Universidade de São Paulo（圣卡洛斯物理研究所，圣保罗大学）
通过蒙特卡洛传播框架，研究宇宙射线与光子背景的相互作用如何抑制由超高能宇宙射线增强的遗迹中微子通量，并指出需要极端过密度（η≳10^8）才能产生可观测效应。
2026-08-05 astro-ph.HE hep-ph
The locally monochromatic approximation to QED in intense laser fields
我们导出了强背景场中QED效应的一个近似，它可以用来改进激光-粒子碰撞的数值模拟。将激光视为任意强度的平面波，我们将波分为快（载波）和慢（包络）模式。我们解决的相互作用动力学完全为前者，而在后者进行局部扩展。这就产生了一个“局部单色”近似（LMA），我们比较精确的光谱非线性康普顿散射和非线性Breit-Wheeler对生产，现实的激光脉冲持续时间。我们表明，作为常用的“局部恒定场”近似的改进，LMA准确地再现了正确的低能量行为的粒子谱，以及谐波特征的位置和幅度。
2020-12-16 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
From local to nonlocal: higher fidelity simulations of photon emission in intense laser pulses
强激光场中的量子电动力学（QED）过程的最新数值模拟依赖于经典运动方程和QED速率的半经典组合，其在局部恒定场近似下计算。然而，如果场的振幅$a_0$可与1相比，则后一种近似是不可靠的。此外，根据定义，它不能捕获引起谐波结构的干涉效应。在这里，我们提出了一种替代的数值方法，它解决了这两个问题相结合的周期平均运动方程和QED率计算的局部单色近似。我们证明，它显着提高了平面波、啁啾和聚焦背景场中整个光子能量和激光强度范围内光子发射模拟的准确性。
2021-08-10 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
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
