Non-linear Breit-Wheeler process in short laser double-pulses
在QED框架下研究了探测光子穿越两个连续的短脉冲和超短脉冲（亚周期）产生的非线性（强场）Breit-Wheeler $e^+e^-$对.脉冲的时间形状和它们之间的距离对于作为出射电子（正电子）的方位角分布的函数的微分截面是必不可少的。所发现的明显的方位各向异性的影响是重要的子周期脉冲，并迅速减少的宽度增加的个人脉冲。
2018-07-12 hep-ph physics.plasm-ph
The generation of high-energy electron-positron pairs during the Breit-Wheeler resonant process in a strong field of an X-ray electromagnetic wave
本文在强X射线电磁波场中研究了Breit-Wheeler共振过程产生高能电子-正电子对，导出了反应通道A和B的共振微分截面解析公式，发现随特征能量降低共振截面急剧增加并远超非共振截面。
2023-07-30 hep-ph physics.plasm-ph
Spin and polarisation dependent LCFA rates for nonlinear Compton and Breit-Wheeler processes
本文导出并讨论了非线性康普顿散射和非线性Breit-Wheeler对产生的完全依赖于自旋和光子极化的几率率。局部恒定场近似，这是必不可少的应用程序中的等离子体QED模拟代码，严格推导出强场QED矩阵元素的Furry图片的一般平面波背景场。我们讨论了这两个过程的光谱中重要的偏振相关效应。小和大值的$χ$的渐近极限推导和它们的自旋/极化依赖性进行了讨论。
2020-11-10 hep-ph physics.plasm-ph
All-optical nonlinear Breit-Wheeler pair production with $γ$-flash photons
本文提出一种利用高功率激光辐照固体靶产生 $\gamma$-flash 高能光子，并与次级激光碰撞以在当前和下一代激光装置上探索非线性 Breit-Wheeler 电子-正电子对产生的全光实验方案。
2023-08-02 hep-ph physics.plasm-ph
Spin and polarization effects on the nonlinear Breit-Wheeler pair production in laser-plasma interaction
研究了两束反向传播的线偏振10-PW级激光脉冲与薄靶相互作用中电子/正电子（$e^-$ / $e^+$）的自旋效应和$γ$光子的偏振效应。利用Monte Carlo方法，将非线性Compton散射和基于自旋和极化分辨几率的非线性Breit-Wheeler对产生过程引入到PIC（Particle-in-Cell）算法中.从PIC模拟中发现，发射的$γ$光子的平均线偏振度可以超过$50\%$。这种极化效应导致正电子产率降低约$10\%$。在某些中等正电子能量下，还原可达到$20\%$。此外，我们还观察到$e^-$ / $e^+$的局域自旋极化导致了$2\%$的正电子产额的轻微下降，以及由于自旋相关的光子发射导致的高能区正电子谱和光子极化的一些反常现象.结果表明，在计算10-PW量级激光对产生和激光-等离子体相互作用时，应考虑自旋和极化效应。
2021-02-11 physics.plasm-ph
Interferences effects in polarized nonlinear Breit-Wheeler process
本文用超越 LCFA 的 Baier-Katkov 半经典方法研究短脉冲非线性 Breit-Wheeler 过程，揭示形成长度干涉对正电子极化和角分布的影响，并提出测定激光 CEP 的新思路。
2024-01-24 physics.plasm-ph
Detecting Linear Breit-Wheeler Signals with a Laser-Foil Setup
针对线性Breit-Wheeler对产生过程尚未经真实光子实验验证的问题，提出10 PW级激光辐照薄膜靶的探测方案，通过正电子能谱高能尾的靶厚不变性区分LBW与BH信号，且在BH产额更高时仍有效。
2025-01-12 physics.plasm-ph
Pair production by Schwinger and Breit-Wheeler processes in bi-frequent fields
反向传播和适当的偏振光（激光）束可以提供产生对的条件。在这里，我们更详细地考虑以下两种情况：（i）在线偏振超高强度激光束的波腹的均匀性区域中，Schwinger过程被第二高频场动态地辅助，例如通过XFEL光束。(ii)高能探测光子束与同向传播的强激光和XFEL光束的叠加碰撞产生激光辅助Breit-Wheeler过程。这种双频场星座的前景与光转化为物质的可行性进行了讨论。
2016-04-01 hep-ph physics.plasm-ph
Generation of narrow beams of ultrarelativistic positrons (electrons) in the resonant strong electromagnetic field-assisted Breit-Wheeler process
本文理论上研究了低于临界Schwinger场强下的共振外场辅助Breit-Wheeler过程，通过分析共振运动学与微分截面，预测了高能gamma量子产生超相对论正负电子窄束，其概率显著高于非共振过程。
2023-07-03 hep-ph physics.plasm-ph
Photon-polarization-resolved linear Breit-Wheeler pair production in a laser-plasma system
该研究通过自洽包含光子偏振分辨 LBW 过程的 particle-in-cell 模拟，揭示 10 PW 级线偏振激光与固体等离子体作用中平行偏振光子使正电子产额降低 5%–10%，且该效应随强度升高而减弱。
2025-02-09 physics.plasm-ph
Linear Breit-Wheeler pair production in the search for axion-like particles
University of Oxford（牛津大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究假设类轴子粒子存在，计算线性布雷特-惠勒对产生过程的相干组合截面，发现赝标量ALPs会产生不对称法诺型共振，提出用实光子对BW过程实验观测，以补充探测MeV尺度ALPs。
2026-07-08 hep-ph physics.plasm-ph
Phase Control of Nonlinear Breit-Wheeler Pair Creation
研究通过激光脉冲与其二次谐波间的相位偏移，控制非线性 Breit-Wheeler 过程中产生的正负电子的相对横向运动，实现电子与正电子的反向漂移与空间分离，为正电子的后续分离与检测提供新途径。
2023-10-20 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Spectral caustics in laser assisted Breit-Wheeler process
本文分析了强激光脉冲作用下Breit-Wheeler过程产生的正负电子对。横向动量谱显示出被解释为焦散线的突出峰，其位置可由固定相访问。给出了XFEL光束与高强度激光光束叠加的例子。这种配置是可用的，例如，目前在LCLS，不久的将来在欧洲XFEL。它需要一个高能量的反向传播探测光子束，可以通过同步逆康普顿背散射产生。
2015-09-07 hep-ph physics.optics physics.plasm-ph
Monte Carlo modelling of the linear Breit-Wheeler process within the GEANT4 framework
本文在Geant4框架中开发了线性Breit-Wheeler过程模块，结合高斯过程回归将计算速率提升最高1000倍，并通过参数扫描证明所建模实验每次发射可产生超过1个Breit-Wheeler对。
2023-02-09 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Higher fidelity simulations of nonlinear Breit-Wheeler pair creation in intense laser pulses
当光子与激光脉冲碰撞时，可以通过非线性Breit-Wheeler过程产生电子-正电子对。已经开发了一个模拟框架来计算这个过程，这是基于有质动力的方法，包括强场量子电动力学效应通过局部单色近似（LMA）。在这里，我们比较模拟预测的各种可观的，在不同的物理制度，从理论的精确分析结果的数值评估。对于聚焦激光背景的情况下，我们还比较模拟与高能理论近似。这些比较被用来量化的准确性的模拟方法在计算谐波结构，这出现在出射粒子的光阵面的动量和角谱，以及从多光子到所有阶对创建的过渡。在一定范围内的强度参数的对的总产量的计算也被用来评估局部恒定场近似（LCFA）的准确性。
2021-08-24 hep-ph physics.plasm-ph
Self-organized positron reorienting and pinching mechanism for the experimental detection of the linear Breit-Wheeler process
York Plasma Institute, Department of Physics, University of York（约克大学等离子体研究所）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚变研究所）；Department of Mechanical and Aerospace Engineering, University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程系）；General Atomics（通用原子能公司）；Lawrence Livermore National Laboratory（劳伦斯利弗莫尔国家实验室）
本文提出一种简单实验装置，利用新发现的自组织正电子重定向与箍缩机制，将线性Breit-Wheeler过程的正电子信号增强2-3个数量级，并在低背景方向实现探测。
2026-09-09 physics.plasm-ph
Nonlinear Breit-Wheeler pair production using polarized photons from inverse Compton scattering
Helmholtz Institute Jena（耶拿亥姆霍兹研究所）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心有限公司）；Institute of Optics and Quantum Electronics, Friedrich-Schiller-Universität（弗里德里希·席勒大学光学与量子电子学研究所）；Department of Physics, University of Gothenburg（哥德堡大学物理系）
本文提出利用反康普顿散射产生高能极化光子，用于非线性布里渊-韦勒过程的研究，展示在现有设备下可实现高精度测量。
2024-11-13 hep-ph physics.plasm-ph
Generation of arbitrarily polarized GeV lepton beams via nonlinear Breit-Wheeler process
研究了高能极化$γ$光子与超强非对称激光脉冲通过非线性Breit-Wheeler（BW）对产生的单次相互作用中任意自旋极化轻子（这里特指电子和正电子）光束的产生.我们发展了一个完全自旋分辨的半经典蒙特卡罗方法来描述局域常场近似下的电子对产生和极化。在非线性BW过程中，产生对的极化同时由母$γ$光子的极化、散射光场的极化和非对称性决定，这分别是由于自旋角动量转移和非对称自旋相关对产生几率引起的.在所考虑的全光学方法中，利用现有的激光装置可以获得平均偏振度约为$80\%$（可在横向和纵向分量之间调节）的GeV轻子束流，并将其作为偏振$e^{+}e^{-}$对撞机的注入器，用于探索超越标准模型的新物理。
2021-04-30 hep-ph physics.plasm-ph
Parametric study of the polarization dependence of nonlinear Breit-Wheeler pair creation process using two laser pulses
本文对双激光脉冲与超相对论电子束相互作用进行参数研究，优化脉冲以产生高能光子并生成电子-正电子对，验证强场QED框架中的自旋/偏振依赖性。
2023-10-16 hep-ph physics.plasm-ph
Bayesian Optimisation of Non-linear Breit-Wheeler Pair Production in Simulated Laser Experiments
Lancaster University（兰卡斯特大学）；Cockcroft Institute（科克夫研究所）；University of Warwick（华威大学）；York Plasma Institute, University of York（约克等离子体研究所，约克大学）
该研究通过贝叶斯优化方法，在模拟激光实验中优化非线性布里特-韦勒对产生条件，考虑激光抖动影响，提升对产生效率。
2026-01-30 physics.plasm-ph
Radiation-dominated injection of positrons generated by the nonlinear Breit-Wheeler process into a plasma channel
本研究探讨通过非线性Breit-Wheeler过程在多PW激光与GeV电子束正交碰撞中产生正电子，并利用辐射反作用力实现其在等离子体通道中的注入与加速，为未来紧凑型对撞机提供新方案。
2023-09-08 physics.acc-ph physics.plasm-ph
From linear to nonlinear Breit-Wheeler pair production in laser-solid interactions
本文在 YUNIC 代码中实现线性 Breit-Wheeler 过程，并通过二维 QED-PIC 模拟揭示激光-固体相互作用中线性到非线性对产生的转变阈值约为 a_0~400-500。
2023-12-17 hep-ph physics.plasm-ph
Quantum Monte Carlo Simulations for predicting electron-positron pair production via the linear Breit-Wheeler process
Instituto Superior Tecnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院）；National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）
本文提出利用量子蒙特卡洛模拟预测电子-正电子对产生，展示其在高能物理中的高精度应用及与经典模拟的整合路径。
2026-01-07 physics.plasm-ph quant-ph
Synchrotron radiation, pair production and longitudinal electron motion during 10-100PW laser solid interactions
在高于1023 W/cm 2的激光强度下，激光与等离子体的相互作用与较低强度下的相互作用在性质上不同。在这个强度范围内，固体靶开始变得相对欠密度，同步辐射产生的伽马射线开始成为动力学的重要特征，在更高的强度下，非线性Breit-Wheeler过程产生的电子-正电子对开始发生。以前的工作在这个强度制度已被认为是离子加速1，2，确定不同的机制为基础的等离子体物理的激光产生的γ射线3，4，5考虑的影响，目标参数对γ射线generation 6，并考虑创建固体密度正电子素等离子体3。然而，对这一制度的重要新物理学的完整联系的理解仍然缺乏。本文分析了靶密度、激光强度、靶预等离子体特性等参数对同步辐射γ射线转换效率、光谱和角分布的影响。分析了Breit-Wheeler对产生的重要性。
2013-12-18 physics.plasm-ph
Positron generation and acceleration in a self-organized photon collider enabled by an ultra-intense laser pulse
本研究发现超强激光辐照近临界等离子体可自组织形成移动伽马对撞机，通过线性Breit-Wheeler过程产生正电子并由等离子体电场加速至GeV级，为相关实验与应用奠定基础。
2023-07-25 physics.plasm-ph
A laser-plasma platform for photon-photon physics
我们描述了一个用于光子-光子碰撞实验的激光等离子体平台，以测量基本的量子电动力学过程，如用真实光子的线性Breit-Wheeler过程。该平台是使用卢瑟福阿普尔顿实验室的双子座激光设施开发的。激光尾场加速器和韧致辐射加速器用于产生具有数百MeV能量的准直光子束，其与由激光加热的等离子体靶产生的keV X射线光子碰撞。为了检测由光子-光子碰撞产生的粒子对，已经开发了一种磁传输系统，该系统将粒子对引导到基于闪烁的和混合硅像素单粒子探测器上。我们目前的调试结果从一个实验活动，使用这个激光等离子体平台的光子-光子物理，演示成功产生的两个光子源，表征的磁传输系统和校准的单粒子探测器，并讨论了该平台的可行性Breit-Wheeler过程的观察。该平台的设计也将作为强场量子电动力学过程的研究基础，如非线性Breit-Wheeler和三叉戟过程，或最终光子-光子散射。
2021-07-05 hep-ex physics.acc-ph physics.plasm-ph
Electron-positron pair production in the collision of real photon beams with wide energy distributions
在两个真实光子碰撞中产生电子-正电子对，即线性Breit-Wheeler过程，自1934年预测以来从未在实验室中直接检测到，尽管它在量子电动力学和天体物理学中具有根本的重要性。在过去的几年里，已经提出了几个实验装置来观察这个过程在实验室中，依赖于热辐射，韧致辐射，线性或多光子逆康普顿散射光子源由激光器或轻子对撞机与激光器耦合的装置。在这些命题中，光子的能量分布对产生的对的总数的影响已被考虑到与分析模型，只有其中两种情况。此后，我们开发了一个通用的和原始的，半解析模型来估计的光子能量分布的两个这样的光子束的碰撞产生的对的总数的影响，并给出了一些建议的实验配置的最佳能量参数。我们的研究结果表明，生产的最佳韧致辐射和线性逆康普顿源，只有从能量分布的考虑，已经达到在今天的设施。尽管LBW对产生的能量分布特征不太有趣，但通过激光在微通道中传播的多光子逆康普顿散射产生的光子源也可能是有趣的，这要归功于这种配置最终可以达到的高碰撞光度。这些结果为首次在实验室中检测线性Breit-Wheeler产生的正电子的实验设计提供了重要的见解。
2021-03-16 physics.plasm-ph
Towards the demonstration of photon-photon collision with compact lasers
提出利用紧凑型激光等离子体尾波场产生高亮度 X 射线并使其碰撞，以单发演示双光子 Breit-Wheeler 过程。
2023-08-15 physics.plasm-ph
YUNIC: A Multi-Dimensional Particle-In-Cell Code for Laser-Plasma Interaction
为了模拟激光与等离子体的相互作用，我们开发了一个并行的、多维的、完全相对论的粒子模拟程序YUNIC。介绍了该系统的核心算法，包括场求解器、粒子推进器、场插值和电流插值。除了等离子体中经典的电磁相互作用外，我们还利用Monte-Carlo方法实现了非线性Compton散射和非线性Breit-Wheeler对的产生来研究量子电动力学（QED）过程。通过几个典型的案例，我们将YUNIC与理论和其他PIC代码进行了比较。YUNIC可以应用于各种物理场景，从相对论激光等离子体相互作用到天体物理等离子体和强场QED物理。
2021-04-01 physics.plasm-ph
Energy absorption in the laser-QED regime
本文从量子电动力学的角度对激光强度下的非有质动力吸收进行了理论和数值研究。据预测，有一个政权的变化，在入射激光能量的依赖性的快电子能量，符合通过Breit-Wheeler过程的对生产的发病。这一预测是通过一个广泛的运动QED包容粒子在细胞模拟数值验证。幂律转变的戏剧性性质导致的结论是，这个过程是一个明确的签名，未来的实验上的多拍瓦激光设施已经真正进入QED制度的候选人。
2019-01-28 physics.plasm-ph
Trapping and acceleration of spin-polarized positrons from $γ$ photon splitting in wakefields
高能自旋极化正电子在$e^- e^+$对撞机物理等前沿研究中有着极其重要的需求，但制备紧凑的正电子源仍然是一个非常具有挑战性的问题。本文提出了一种在等离子体尾场中捕获和加速极化正电子的有效方案。种子电子与双色激光器碰撞产生偏振的$γ$光子，然后通过非线性Breit-Wheeler过程分裂成平均（部分）正电子偏振高于30\%（70\%）的$e^- e^+$对。在空心电子束驱动的回收尾场中，捕获并加速了70%以上的正电子，获得了3.5GeV/cm的能量增益，并伴有轻微的去极化。该方案提供了一个潜在的紧凑和经济的正电子源，为未来的应用。
2020-10-31 physics.plasm-ph
Electron-positron pair generation using a single kJ-class laser pulse in a foam-reflector setup
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
利用单个kJ级激光脉冲在泡沫反射器中产生电子-正电子对，通过粒子-细胞模拟研究激光与泡沫相互作用对对产生效率的影响。
2025-12-18 physics.plasm-ph
Ultrarelativistic polarized positron jets via collision of electron and ultraintense laser beams
相对论性自旋极化正电子束是未来正负电子对撞机高精度检验现代高能物理理论所不可缺少的。然而，目前的技术需要非常大规模的设施进行这些实验。提出了一种利用现有激光场产生超相对论极化正电子束的新方法。为此，在量子辐射主导的情况下，研究了超强激光脉冲与超相对论电子束单次相互作用中，通过多光子Breit-Wheeler对产生极化正电子的过程及其自旋动力学.一个专门定制的小椭圆率的激光场，以促进分裂的偏振粒子沿短轴的激光偏振成两个相反的偏振光束。尽管存在辐射去极化，但可以在数十飞秒内产生具有高达约90%极化的密集正电子束。这种方法最终可能会将高能物理研究引入较小规模的激光实验室。
2019-05-29 physics.plasm-ph
Generation of GeV positron and γ-photon beams with controllable angular momentum by intense lasers
尽管已经提出了几种基于激光等离子体的方法来产生高能电子、正电子和γ光子，但对其微结构的操纵仍然具有挑战性，并且尚未实现其角动量控制。本文提出并数值模拟了一种在近临界密度等离子体中利用两束反向传播的圆偏振激光产生GeV γ光子和正电子的全光学方案。等离子体充当“开关介质”，其中被捕获的电子首先从驱动激光脉冲获得角动量，然后通过非线性康普顿散射将其转移到γ光子。进一步通过多光子Breit-Wheeler过程，可以有效地产生高密度的高能正电子束，其角动量可以很好地由激光-等离子体相互作用控制。这为产生具有理想角动量的超亮GeV γ光子和正电子束提供了一种有希望和可行的方法，可用于广泛的科学研究和应用。
2018-05-28 physics.plasm-ph
Production of Highly Polarized Positron Beams via Helicity Transfer from Polarized Electrons in a Strong Laser Field
从理论上研究了超强圆偏振激光脉冲与纵向自旋极化超相对论电子束相互作用过程中，通过非线性Breit-Wheeler过程产生高极化正电子束的过程。在局域常场近似下，发展了一种新的采用完全自旋分辨量子几率的蒙特卡罗方法，以考虑强激光场中的三维偏振效应。产生的正电子通过高能光子介质从极化电子转移极化而纵向极化。对于以较小偏转角运动的高能正电子，极化转移效率可以接近100%。这种方法简化了后选择过程，以在进一步的应用中产生高质量的正电子。在可行的情况下，可以在飞秒时间尺度内获得高度极化（$40\%-65\%$）、强（$10^5$ /束$-10^6 $ /束）、准直（$5$ mrad $-70$ mrad）的正电子束。纵向极化正电子源在高能物理和材料科学中有着广泛的应用。
2020-03-02 physics.plasm-ph
Coherent combs of anti-matter from nonlinear electron-positron pair creation
用强场量子电动力学方法研究了调制激光脉冲与高能光子碰撞中的电子-正电子对产生过程（非线性Breit-Wheeler过程）。结果表明，驱动脉冲调制导致产生的正电子（电子）能谱中出现梳状结构。结果表明，这些梳的结果从相干增强的概率振幅的对创建从不同的调制的激光脉冲。因此，类似于反物质（物质）波的杨双缝实验。
2014-07-15 hep-ph physics.acc-ph physics.atom-ph
The high density $γ$-ray emission and dense positron production via multi-lasers driven circular target
利用量子电动力学的二维粒子模拟方法，提出了一种改进$γ$射线发射和电子对产生的类金刚石碳圆形靶，激光强度为$8\times 10^{22} ~\mathrm{W/cm^2}$。结果表明，当两束圆偏振激光相互碰撞时，圆形靶比平面靶能显著提高$γ$光子的密度。通过多束激光照射圆形靶，激光光阱可以阻止被激光辐射压加速的高能电子逃逸。因此，通过非线性康普顿背散射获得了作为$5164 n_c$ $γ$ -光子的高密度。同时，通过多光子Breit-Wheeler过程获得了平均能量为$230 ~\mathrm{MeV}$的$2.7 \times 10^{11}$正电子.这种超亮$γ$射线源和致密正电子源可用于许多应用。文中还详细讨论了最佳目标半径和激光失配偏差参数。
2018-12-04 physics.plasm-ph
A uniform locally constant field approximation for photon-seeded pair production
即将进行的粒子束与中等强度激光脉冲碰撞实验的一个挑战是如何正确地将量子效应纳入模拟框架。使用统一的方法，我们扩展了广泛使用的局部恒定场近似（LCFA），以获得一个改进的光子种子对创建率（非线性Breit-Wheeler过程）。通过基准测试我们的“ULCFA”表达式的光前光谱：i）精确的分析结果和ii）短脉冲的QED概率的数值积分，我们表明，我们的扩展方法仍然是准确的强度参数比标准LCFA的值更小。
2019-08-19 hep-ph physics.plasm-ph quant-ph
Pair creation in collision of $γ$--ray beams produced with high intensity lasers
在双光子碰撞中直接产生电子-正电子对，即Breit-Wheeler过程，是宇宙中的基本过程之一。然而，由于缺乏强γ射线源，它从未在实验室中被观测到。激光诱导同步辐射源的发射可能首次开辟了一条观察这一过程的途径。本文研究了用MeV光子源建立实验装置的可行性。我们比较了几个$γ$ -射线源，估计预期的电子-正电子对的数量和竞争过程，通过使用包括量子电动力学效应的数值模拟。
2015-10-23 physics.ins-det physics.optics physics.plasm-ph
Generation of high-energy electron-positron beams in the collision of a laser-accelerated electron beam and a multi-petawatt laser
在未来的高功率激光设施上，通过尾场加速的GeV电子与具有$10^{22}$ - $10^{23}$ $\mathrm{Wcm}^{-2}$峰值强度的反向传播激光脉冲的碰撞，将有可能通过全光学方案中的多光子Breit-Wheeler过程产生反物质。通过集成的三维粒子模拟，我们表明，生产的正电子束与0.1-1 nC的总电荷，100-400兆电子伏的平均能量和0.01-0.1拉德的发散是在即将成为可用的激光系统的范围内。还研究了正电子束的性质随激光参数的变化。
2015-10-12 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Numerical proof-of-concept of a photon, proton, and positron laser-driven source with nanostructured targets
本文通过三维PIC模拟验证了纳米结构双层靶在超强激光驱动下产生高能光子、质子和正电子的可行性，强调了真实泡沫形态建模的重要性，并提出DLT作为紧凑多用途辐射源方案。
2025-03-27 physics.plasm-ph
Depletion of intense fields
带电粒子和光子与强电磁场的相互作用产生多光子康普顿过程和Breit-Wheeler过程。这些通常在外场近似的框架中描述，其中电磁场被假设为具有无限大的能量。然而，这些过程的多光子性质意味着大量光子的吸收，这与外场振幅的立方成比例。因此，高电荷电子束团与强激光脉冲的相互作用可以导致激光脉冲能量的显著耗尽，从而使得外场近似无效。我们提供了相关的估计，这种消耗，并发现它成为重要的振幅$a_0 \sim 10^3$和电子束的顺序为10 nC的电荷之间的相互作用领域。
2017-03-21 hep-ph physics.plasm-ph
Matter creation via gamma-gamma collider driving by 10 PW laser pulses
物质创造的本质是宇宙中最基本的过程之一。根据量子电动力学理论，物质可以通过Breit Wheeler（BW）过程从纯光中产生。1997年，多光子BW过程已经在SLAC得到了证实，但双光子BW过程从未在实验室中观察到。由于激光技术和激光电子加速器的发展，人们对激光研究这一过程产生了浓厚的兴趣。基于激光的建议可以通过NIF和ELI实现，前提是BW的信噪比（S/N）足够高以便于观察。在这里，我们提出了一个干净的通道，通过使用10-PW激光和窄管之间的相互作用产生的准直γ射线脉冲，通过伽马-伽马对撞机观察物质的产生。在单个脉冲中可以产生具有$\sim 7$度发散角的多于$3.2\times 10^8$的正电子，并且S/N高于2000。该方案首次在实验室实现了γ-γ对撞机，将为量子电动力学、高能物理和实验室天体物理的发展铺平道路。
2018-05-12 physics.plasm-ph
Achieving High Polarization of Photons Emitted by Unpolarized Electrons in Ultrastrong Laser Fields
针对非极化电子难以产生高极化γ射线的难题，提出借助真空二向色性效应通过非线性康普顿散射产生高极化γ射线的方法，模拟显示单次作用可获极化度超90%的高亮度γ射线，兼具全光学装置优势，应用潜力大。
2024-04-11 physics.plasm-ph
Generation-Resolved Signatures in QED Cascades: Diagnostics for Ultraintense Laser Parameters
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本研究开展超强激光与GeV电子束对撞引发的QED级联的代分辨分析，通过追踪级联各代演化的蒙特卡洛模型，发现辐射反应抑制高产额、正电子能谱随参数软化等规律，建立标度关系，提出用可观测参量诊断激光强度与脉宽的新方法。
2026-08-05 physics.plasm-ph
Nonlinear QED in an ultrastrong rotating electric field: Signatures of the momentum-dependent effective mass
本文研究了在超短旋转电场中非线性对的产生和辐射过程的特殊性，考虑到该电场模拟了反向传播激光束的波腹。它表明，在旋转电场中的粒子获得的有效质量取决于其动量的绝对值，以及对它的方向相对于场平面。这一现象对非线性Breit-Wheeler过程和非线性Compton过程都有影响。在第一种情况下产生的对的光谱，和在第二种情况下发射的光子，示出承担签名的有效质量。在第一种情况下，由$γ$ -光子在该场存在下产生对的阈值根据光子传播方向而变化。在第二种情况下，改变入射电子的能量允许测量有效质量的动量依赖性。两个相应的实验装置的建议。
2019-08-16 hep-ph physics.plasm-ph
In-situ Generation of Polarized Attosecond Positron Bunches via Radiation-Wakefield Induced Two-Photon Pairs
School of Physics, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学物理学院）
提出在单一等离子体阶段中通过辐射尾场诱导双光子对产生，原位生成并加速极化阿秒正电子束，实现百阿秒、GeV级、高密度且保持极化的正电子束团，同时解决产生、极化、压缩和注入问题。
2026-10-14 physics.plasm-ph
Simulations of spin/polarization-resolved laser-plasma interactions in the nonlinear QED regime
该研究在PIC代码中实现自旋/极化分辨的SF-QED过程，构建新理论平台，以研究超强激光与物质相互作用中的强场物理。
2023-07-26 physics.comp-ph physics.plasm-ph
Photon polarization effects in polarized electron-positron pair production in a strong laser field
本研究通过全极化分辨Monte Carlo模拟，探究强场多光子Breit-Wheeler过程中光子极化对正负电子对产生的影响，发现中间光子极化会降低对极化度与产额，还会导致小角度高能正电极化反转，为激光极化正电子束制备提供理论支撑。
2021-07-11 hep-ph physics.plasm-ph
Single-laser scheme for reaching strong field QED regime via direct laser acceleration
GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（里斯本大学高等技术学院等离子体与核聚变研究所）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）
单束激光方案通过直接激光加速和反射激光场相互作用，实现强场QED效应的实验探测。
2026-01-21 physics.plasm-ph
Generation of Polarized Overdense Pair-photon Fireball via Laser-Driven Nonlinear-linear QED Cascade
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；China Institute of Atomic Energy（中国原子能科学研究院）
本文提出一种利用激光驱动非线性-线性量子电动力学级联生成极化过密电子-光子火球的方法，该方法显著降低了实验室中生成密集火球所需的激光强度阈值，实现了高极化和准中性火球的生成。
2026-07-07 physics.plasm-ph
High-charge, highly polarized positron beams generated from a laser-driven nanowire-array target
Beijing Normal University（北京师范大学）；Institute of Applied Physics and Computational Mathematics（应用物理与计算数学研究所）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）；Northwest Normal University（西北师范大学）
该研究通过二维自旋分辨QED-PIC模拟，发现激光与纳米线阵列靶相互作用可产生高电荷（约308 nC）且平均极化度约0.46的正电子束，为强场QED和自旋相关现象研究提供新途径。
2026-09-10 physics.plasm-ph
Simulations of laser-driven strong-field QED with Ptarmigan: Resolving wavelength-scale interference and $γ$-ray polarization
本文利用Ptarmigan程序在局域单色近似下模拟过渡区强场QED过程，并验证其对线偏振激光和任意偏振γ射线的模拟精度达到百分之几。
2023-09-05 hep-ph physics.plasm-ph
Generation of High-Density High-Polarization Positrons via Single-Shot Strong Laser-Foil Interaction
本文提出一种通过单次强激光与倾斜固体箔相互作用产生高密度高极化正电子的新方法，利用自生准静态磁场和非线性Breit-Wheeler过程实现正电子极化，极化度约70%，产量超0.1 nC/发，具有重要物理应用前景。
2023-10-26 physics.plasm-ph
