Finite beaming effect on QED cascades
本文开发能量与角度分辨的粒子追踪程序，研究相向圆偏振激光驱动的QED级联，证明有限集束会累积并显著降低长时级联的正负电子对产额。
2024-08-06 hep-ph
Implementing nonlinear Compton scattering beyond the local constant field approximation
在计算背景经典场中物理过程发生概率时，局域常数场近似（LCFA）依赖于忽略过程形成区域内外场时空变化的可能性。这种近似在强场QED中被广泛采用，因为它允许从在恒定电磁场中计算的相应量开始评估在任意电磁场中发生的过程的概率。在这里，我们证明了在非线性单康普顿散射的情况下，LCFA是定量和定性不足以描述的低能量部分的发射光子的概率。此外，我们提供了一个简单的配方来实现一个改进的表达的光子发射概率超出LCFA的数值代码，这是一个必不可少的工具来解释目前和即将到来的实验在强场QED。
2018-07-26 hep-ph
Note on Klein-Nishina effect in strong-field QED: the case of nonlinear Compton scattering
本文通过比较外场中单光子发射的归一化微分概率，揭示非线性 Compton 散射在线性 Klein-Nishina 与恒定交叉场极限间的过渡，并指出趋于大 $χ$ 的不同路径导致不同渐近标度。
2025-03-12 hep-ph
Reconciling the lattice background field method with nonrelativistic QED: Spinor case
我们表明，背景场的方法，这是相关的格点量子色动力学光谱，和有效场论匹配条件，这是从散射振幅得到的，可以解决的不一致，通过增加非相对论QED与运营商相关的运动方程。为了确定这样的运营商的系数，我们执行的非相对论展开的QED的自旋半强子，包括非最小的电磁耦合。由于有效场论框架可以为分析外场中的格点量子色动力学关联函数提供有价值的工具，我们研究了非相对论QED是否可以用于这一目的。然而，我们认为，最理想的方法是一个混合的，它结合了相对论强子理论与非相对论QED功率计数的基础上运营商选择。在这个混合框架下，我们得到了均匀磁场中带电自旋半强子的新结果，包括对无限体积和环面上朗道能级的适当处理。
2014-11-04 hep-lat hep-ph nucl-th
Intrinsic Nonlocality of Spin- and Polarization-Resolved Probabilities in Strong-Field Quantum Electrodynamics
Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Laboratory for Laser Energetics（激光能量实验室）
本文证明在强场量子电动力学中，当考虑发射角、电子自旋和光子偏振时，基于局域微分率的瞬时随机发射假设会导致负概率，因此提出一种解析积分形成区的新方法，得到物理自洽的模型，并揭示与现有局域模型定性不同的自旋和偏振模式。
2026-07-29 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
Analytical tools for investigating strong-field QED processes in tightly focused laser fields
本文件是自然延续的信[物理学。\textbf{113}，040402（2014）]，其中在存在一般时空结构的背景电磁场的情况下，电子波函数已经被解析地构造，假设电子的初始能量是问题中的最大动态能量尺度，并且考虑到背景紧密聚焦激光束的情况。在这里，我们在相同的近似下确定标量和旋量传播子，这是计算的有用工具，例如，在这种复杂的电磁场中发生过程的总概率。此外，我们还提出了一个更简单和更普遍的电子波函数的表达式，发现在[Phys.Rev.Lett. \textbf{113}，040402（2014）]，并且我们指出了从平面波场中的公知Volkov波函数开始获得它们的替换规则。
2015-04-14 hep-ph quant-ph
Testing strong-field QED close to the fully non-perturbative regime using aligned crystals
在QED的强场区域中发生的过程的特征在于参与电荷的静止坐标系中的临界场$F_{cr}=m^2c^3/\hbar|e|$量级的背景电磁场。已经证明，如果电子/正电子在其静止坐标系中经历$F_{cr}/α^{3/2}\approx 1600\,F_{cr}$量级的场强，其中$α\approx 1/137$是精细结构常数，则它们与辐射的有效耦合变为单位量级。在这里，我们表明，通道辐射的能量的几个TeV薄钨晶体的顺序的超相对论电子允许测试的预测QED接近这个完全非微扰制度通过测量角分辨单光子强度谱。所提出的设置具有独特的特征，即基本上所有电子1）至多经历单光子发射，以及2）在发射时刻和在感兴趣的角区域中经历场强的最大允许值，其在$2\;\text{TeV}$处超过$F_{cr}$两个数量级以上。
2020-01-28 hep-ph
Light Cone QED in a Homogeneous Electric Background
我提出了一个精确的解决方案海森堡图片，狄拉克电子在电场的存在下，它任意依赖于光锥时间参数$x^+ = (t+x)/\sqrt{2}$。这是迄今为止获得的最大一类背景场的模函数。该解适用于任何质量和任何时空维度的电子。$p^+ = 0$的传统振幅被明确解决。结果表明，初始值运算符不仅包括$x^+ = 0$上的$(I + γ^0 γ^1) ψ$，还包括$x^- = -L$上的$(I - γ^0 γ^1) ψ$。粒子对的产生是光锥上的一个离散的瞬时事件，因此可以实时计算粒子产生率。在$D=1+1$维度中，人们也可以看到异常。另一个新的特点的解决方案是，电流运营商的期望值依赖于非解析的背景场。这似乎暗示了QED的一个新的、强有力的阶段。
2001-10-22 hep-ph hep-th
Soft QED as Open Quantum System: Infrared Cancellation and Soft-Shell Coarse Graining
Kwangwoon University（光云大学）
将未分辨的软光子视为环境，利用开放量子系统形式化QED中的红外发散消除，通过影响泛函和软光子定理实现概率的红外有限性，并导出尺度参数化的Lindblad演化。
2026-06-29 cond-mat.stat-mech hep-ph hep-th
Photon emission in the graphene under the action of a quasiconstant external electric field
在我们早期工作中发展的强场QED的非微扰公式之后，利用石墨烯的Dirac模型，我们构造了一个简化的QED_{3,2}来描述石墨烯中的一种Dirac费米子与外部电场和光子的相互作用.在此基础上，我们考虑了该模型中的光子发射，构造了总几率的封闭公式。利用导出的公式，我们研究了在时间间隔T内作用于石墨烯平面的准恒定电场中电子的光子发射和伴随真空不稳定性的光子发射的概率。我们研究了发射的角度和偏振分布以及高频和低频近似下的发射特性。我们分析了所提出的计算在实验室条件下的石墨烯物理的适用性。事实上，我们正在讨论在这些条件下可能观察到的Schwinger效应。
2023-02-08 cond-mat.mes-hall hep-ph hep-th
Resolved Photon Processes: A Tribute to Rohini Godbole
Bonn University（波恩大学）
该论文介绍了分辨光子过程，即探测光子在高能下获得的强子性质的反应，这类过程主导电子对撞机的强子末态产生，但其对未来高能轻子对撞机背景的影响尚待研究。
2026-08-19 hep-ph
Investigation of two photon emission in strong field QED using channeling in a crystal
本文研究了高能电子在强背景电场作用下发射双光子的二阶过程。强晶体场与超相对论电子相结合是极少数可以在电子的静止坐标系中通过实验实现Schwinger场的情况之一。发射的辐射，即所谓的沟道辐射，是一种研究得很好的现象。然而，迄今为止，仅研究了对应于单个光子发射的一阶图。我们详细阐述了如何理解两个光子发射过程的两步与一步过程，即，如果可以考虑一个光子在另一个之后发射，或者如果还存在其中两个光子“不同步地”发射的贡献。从计算的全概率，我们看到，两步的贡献是简单的产品的单光子发射的概率，而额外的一步的条款，主要是，由于几个可能的中间虚态的干扰。当晶体较薄时，这些项可能有显著的贡献。因此，此外，我们看到如何可以，对于厚晶体，计算多光子发射迅速忽略一步条款，这代表了一个解决方案的问题的量子辐射反应在晶体中超出了通常应用的恒定场近似。我们明确地计算了一个例子，180 GeV的电子在一个薄的硅晶体，并认为为什么它是，由于实验的原因，更可行的看到一个步骤的贡献，在晶体实验比在激光实验。
2019-05-13 hep-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
New plots and parameter degeneracies in neutrino oscillations
通过在$(\sin^22θ_{13}, 1/s^2_{23})$平面上画出常数几率图，可以很容易地看出中微子振荡中的八重简并。使用此图，我们讨论了如何额外的长基线测量解决退化后，JPARC实验测量的振荡概率$P(ν_μ\toν_e)$和$P(\barν_μ\to\barν_e)$在$|Δm^2_{31}|L/4E=π/2$。通过测量$P(ν_μ\toν_e)$或$P(\barν_μ\to\barν_e)$，sgn（$Δm_{31}^2$）模糊度在较长基线处被更好地解决，并且当$||Δm^2_{31}|L/4E-π/2|$较大时，$δ\leftrightarrowπ-δ$模糊度被更好地解决。如果$||Δm^2_{31}|L/4E-π|$小并且CP相位$δ$证明满足$|\cos(δ+|Δm^2_{31}|L/4E)|\sim1$，则$θ_{23}$模糊性可以作为副产品被解决。它指出，在离轴NuMI实验的低能量选项（$E\sim$ 1GeV）可能是有用的，在解决这些模糊性。$ν_e\toν_τ$通道提供了一种有希望的可能性，可以潜在地解决所有的模糊性。
2004-05-02 hep-ph
Nonlinear Breit-Wheeler pair production in a tightly focused laser beam
研究强激光场中的QED过程的唯一可用的分析框架系统地依赖于将后者近似为平面波。然而，现实的高强度激光束具有比平面波复杂得多的时空结构。在这里，我们显示了一个分析框架的可行性调查强场QED过程中的激光束的任意时空结构，通过确定的能量谱的正电子产生通过非线性Breit-Wheeler对生产作为背景场的函数，在现实的假设，入射光子的能量是最大的动力学能量的问题。角分辨正电子光谱的数值评估显示出显着的定量差异，相对于类似的结果在平面波，这样，目前的结果也将是重要的，为即将到来的强激光设施的设计，旨在测量这一过程。
2016-11-16 hep-ph
Nonresonant quantum dynamics of a relativistic electron in counterpropagating laser beams
针对反向强激光中超相对论电子的非共振情形，本文用WKB准经典近似求解Klein-Gordon与Dirac方程，给出含动量-自旋纠缠的波函数并验证自旋平均动量符合经典结果。
2025-02-19 hep-ph physics.plasm-ph
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
How to access QED at supercritical Coulomb field
在总电荷数大于临界值$Z_{\rm cr} \approx 173$的两个裸核的慢碰撞中，初始的中性真空可以自发衰变为带电真空和两个正电子。探测到正电子的自发发射将是这一基本现象的直接证据。然而，自发发射通常被动态正电子发射所掩盖，动态正电子发射是由碰撞核产生的强的时间相关的电场引起的。在我们最近的论文[I. A. Maltsev等人，物理修订信函123，113401（2019）]已经表明，可以通过测量给定一组核轨迹的对产生概率来观察自发对产生。在本论文中，我们通过探索我们感兴趣的过程的其他方面，大大推进了这项研究。我们计算了正电子能谱，发现这些能谱可以给出从亚临界到超临界区域跃迁的清晰信号。研究发现，聚焦于正电子谱的一部分，这部分正电子谱占了自发产生的正电子可以贡献的能量区域，可以得到更强有力的超临界模式转变的证据，这使得它在碰撞中非常明显，例如，两个铀核。还考虑了将这一研究扩展到裸核与中性原子碰撞的可能性。本文计算了裸U核与中性U、Cm原子碰撞形成的准分子最低能态空位的几率。这种概率的相对较大的值使得这种碰撞适合于观察真空衰变。
2020-10-29 hep-ph
Manipulation of Superposed Vortex States of $γ$ Photon via Nonlinear Compton Scattering
Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本文提出通过多频率圆极化激光场驱动非线性康普顿散射生成可控涡旋γ光子叠加态，利用量子电动力学框架揭示机制并计算辐射概率，实现轨道角动量分离和模权重的调控。
2026-04-15 hep-ph physics.optics quant-ph
Particle production in a strong, slowly-varying magnetic field with an application to astrophysics
在这项工作中，我研究了生产的粒子（电子-正电子对和光子）在过临界（$\gg 4.4\cdot 10^{13} \text{gauss}$）缓慢变化的磁场的存在。在量子电动力学框架下，利用绝热微扰理论，在外加非量子化电磁场的情况下进行了计算。此外，由于这种强磁场可能存在于天体物理致密天体附近，那里被认为是产生伽马射线暴（GRB）的地方，我试图从理论上再现GRB能谱的一些特征，如低能（$\lesssim 0.1 \text{MeV}$）行为。同时，考虑到这种天体物理学的情况，我考虑了弱引力场和强引力场对先前在平坦闵可夫斯基时空中计算的产生概率的影响。
2006-12-21 hep-ph
