QED effects are negligible for neutron-star spin-down
旋转供电脉冲星的能量损失主要是以电磁辐射和粒子风的形式带走的。考虑到磁星的磁场强度范围从大约$10^8$到$10^{15}$ G，人们可以期望量子电动力学（QED）在它们的自旋下降中发挥作用，特别是对于强磁化的磁星（磁星）。事实上，一些作者认为，QED修正将主导缓慢旋转的恒星的自旋下降。他们称这种效应为量子真空摩擦（QVF）。然而，QVF最初是使用有问题的自转矩技术导出的，这导致了对这种自旋下降效应的戏剧性高估。在这里，而不是使用QVF，我们明确计算的能量损失从旋转中子星使用坡印廷矢量和粒子风模型，我们包括QED单圈校正。我们将多余的辐射表示为对中子星辐射磁矩的QED单圈修正。我们确实发现了一个小的组成部分的自旋下降的光度，起源于真空偏振。然而，对于所有物理上感兴趣的场强，它从来没有超过中子星中经典磁偶极辐射的百分之一。因此，我们发现QED的辐射修正在中子星自旋下降的能量学中是无关的。
2019-03-27 astro-ph.HE
Pair Discharges and Radio Emission from Pulsar Magnetospheres
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
针对脉冲星磁层放电与射电辐射的建模难题，提出解析并发模型与PIC模拟，验证了极限环行为等预测，为关联微观间隙动力学与宏观观测提供了理论框架。
2026-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
The force-free dipole magnetosphere in non-linear electrodynamics
强磁场下磁星和脉冲星磁层的物理过程可能包含量子电动力学效应。引入量子修正，将麦克斯韦电动力学修正为非线性电动力学。在这项工作中，我们在一般框架下研究非线性电动力学中的无力磁层。本文导出了描述稳定轴对称磁层的脉冲星方程，并给出了修正后的解。我们推导了一些流行的非线性有效理论中近区偶极子磁层的一阶非线性修正。修正偶极子的场线趋向于会聚在旋转轴上，使得极区中的场比纯偶极子的情况更强。
2019-06-27 astro-ph.HE gr-qc
Monte Carlo sampling of first-order QED processes in laser and pulsar plasmas
University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本文提出用Padé近似替代查表与数值求逆，对同步辐射和非线性Breit-Wheeler过程进行蒙特卡罗采样，以闭合形式给出量子参数，精度在1%内，可直接用于辐射粒子云胞内代码。
2026-09-25 astro-ph.HE hep-ph physics.comp-ph
Angular Dependence of Coherent Radio Emission from Magnetars with Multipolar Magnetic Fields
最近对银河系磁星的快速射电暴（FRB）的探测证实了这样一个事实，即具有超强磁场的中子星（NS）能够产生这些极其明亮的相干射电爆发。偶极磁场结构中的曲率辐射过程是解释这种相干射电辐射起源的主要机制之一。然而，已经证明磁星可能具有更复杂的磁场拓扑结构。在这里，我们严格调查曲率无线电发射存在倾斜的偶极和四极（“quadrodipolar”）磁场，并表明，这种场结构不同的角度特性从一个纯粹的偶极的情况下。我们分析表明，开放的场线的形状可以显着修改取决于四极偶极场强的比例和它们在NS表面的倾斜角。这沿着与观察者的视线重合的每条磁场线创建多个点，并且可以解释所观察到的FRB的复杂光谱和时间结构。我们还发现，在四偶极子中，无线电波束可以采取一个更广泛的角度范围和波束宽度可以比纯偶极子。这可以解释为什么磁星的瞬态射电脉动的脉冲宽度与普通射电磁星的脉冲宽度一样大。
2022-03-12 astro-ph.HE
Strongly Magnetized Sources: QED and X-ray Polarization
量子电动力学的辐射修正使穿过磁场的真空成为双折射的。这意味着不同偏振的辐射以不同的速度传播。即使在天体物理源的强磁场中，速度的差异也很小;然而，它对强磁化源预期的极化程度有深远的影响。我们演示了如何产生的双折射的第一性原理，双折射如何影响辐射的偏振态，并提出了最近的计算预期从磁星和X射线的偏振。
2018-07-17 astro-ph.HE
Extending the Pulsar radio population through Quantum Vacuum Cherenkov Emission
Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）；Extreme Light Infrastructure ERIC, ELI Beamlines Facility（极轻基础设施欧洲研究基础设施公司，ELI光束线设施）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）；Czech Technical University in Prague（布拉格捷克技术大学）；ICRANet（国际相对论天体物理中心网络）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）；Sapienza Univer（萨皮恩扎大学）
本研究提出量子真空切连科夫辐射作为中子星极冠区新的对产生机制，扩展了脉冲星死亡线参数空间，为长周期中子星射电发射提供物理解释，并开辟了用SKA测试非线性QED的新途径。
2026-11-03 astro-ph.HE
Pair Discharges and Radio Emission from Millisecond-Pulsar and White-Dwarf Magnetospheres
Department of Physics, University of Helsinki（赫尔辛基大学物理系）
该研究针对弱场致密天体磁层，提出含两类QED过程的新型对放电机制，通过粒子模拟验证其可产生对级联与相干射电辐射，解释了毫秒脉冲星和白矮星的射电活动。
2026-08-25 astro-ph.HE physics.plasm-ph
IXPE Detection of Polarized X-rays from Magnetars and Photon Mode Conversion at QED Vacuum Resonance
IXPE观测到磁星4U 0142+61的偏振X射线存在90度能量摆动，研究指出这源于QED真空共振处的光子偏振模式转换，揭示了其大气成分、磁场强度及自转轴方向。
2023-04-14 astro-ph.HE
Physics and astrophysics of strong magnetic field systems with eXTP
在本文中，我们提出了增强的X射线定时和偏振（eXTP）任务的研究强磁化物体的科学潜力。我们将专注于强磁化物体的物理学和天体物理学，即磁星，吸积X射线天体和旋转动力天体。我们还讨论了eXTP的QED研究的科学潜力。由中国科学院高能物理研究所领导的国际联盟开发，eXTP任务预计将于2020年代中期发射。
2018-12-11 astro-ph.HE
Magnetospheric birefringence breaks the rotating-vector model and depolarises X-ray pulsars
University College London（伦敦大学学院）；University of Oxford（牛津大学）；University of Turku（图尔库大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；University of Padova（帕多瓦大学）
该研究发现吸积中子星磁层的双折射效应，会使X射线脉冲星的偏振角分布拓宽、线偏振度降低，打破旋转矢量模型预期，可解释观测到的低偏振分数与反常角摆动。
2026-08-31 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.space-ph
Schwinger Pair Production and Vacuum Birefringence around High Magnetized Neutron Stars
本文研究高磁化中子星周围的施温格对产生与真空双折射效应，基于戈德赖希-朱利安模型，预测未来X射线偏振观测可验证量子电动力学强场效应。
2023-08-30 astro-ph.HE hep-ph
A 3+1 formalism for quantum electrodynamical corrections to Maxwell equations in general relativity
磁化中子星是一类特殊的致密天体，其引力场强烈偏离牛顿弱场极限。此外，锚定在恒星中的强电磁场引起量子电动力学（QED）描述的麦克斯韦方程组的非线性修正。接近或超过$\BQ=4.4\times10^9$ ~T临界值的电磁场可能存在于某些恒星和大多数磁星中。为了正确解释从中子星表面发出的辐射，例如热辐射及其极化特性，重要的是要同时包括广义相对论（GR）效应和非线性电动力学。这可以通过广义相对论中已知的3+1形式来实现，并将QED扰动纳入麦克斯韦方程组。从电磁场的拉格朗日量的最低阶修正出发，例如由Born-Infeld或Euler-Heisenberg理论给出的，我们导出了包含量子真空效应的广义相对论中的非线性麦克斯韦方程组。我们还推导出一个处方的无力限制，并表明，这些方程可以用经典的有限体积法求解双曲守恒律。因此，通过使用从麦克斯韦和牛顿理论中借用的标准经典数值技术，将广义相对论和量子电动力学包括在对中子星磁层的描述中是直截了当的。作为一个应用，我们表明，与QED效应相关的自旋下降光度校正相对于GR校正是可以忽略的。
2015-05-21 astro-ph.HE hep-th math-ph
Cooling Rates for Relativistic Electrons Undergoing Compton Scattering in Strong Magnetic Fields
对于高场磁星和磁星中硬X射线和伽马射线发射的内磁层模型，共振康普顿上散射预计是产生连续辐射的最有效过程。这部分是由于从恒星表面到内磁层中假定的辐射耗散区域的热软光子浴的接近。此外，由于散射过程在回旋频率处变得共振，因此有效截面超过经典汤姆逊值两个数量级以上，从而提高了连续谱产生和相对论电子冷却的效率。本文提出了这个过程中的电子冷却率的计算，这是需要从这样的高磁化率的非热辐射的共振康普顿模型。计算的速率扩展以前的计算磁汤姆逊冷却域的相对论量子效应，采样附近和以上的量子临界磁场的44.13太高斯。这是第一次完全相对论性的，量子磁康普顿冷却率的电子，它采用了传统的约翰逊和李普曼截面，和一个较新的索科洛夫和Ternov（ST）制定的康普顿散射在强磁场。这样的ST形式主义是正式正确的处理自旋相关的影响，是重要的回旋共振，并没有解决之前的背景下，冷却康普顿散射。正如预期的那样，当反冲和Klein-Nishina减少变得重要时，QED效应被观察到大大降低了熟悉的磁汤姆逊结果的外推率。
2011-03-17 astro-ph.HE
Compton scattering in strong magnetic fields: Spin-dependent influences at the cyclotron resonance
强磁场中康普顿散射的量子电动力学（QED）过程在高场强磁星和磁星的X射线和软γ射线发射的大气和内磁层模型中被普遍引用。场的一个主要影响是在回旋频率及其谐波处引入共振，其中入射光子访问用于在具有激发朗道能级的中间态中产生虚电子或正电子的阈值。在这些共振处，有效截面通常超过经典汤姆逊值超过2个数量级。在44.13太高斯的量子临界磁场附近和之上，在计算这个截面时必须结合相对论修正。本文提出了形式主义的QED磁康普顿微分截面有效的亚临界和超临界领域，但仅限于散射光子低于对创建阈值。计算开发的特定情况下，光子最初沿场传播，数学上简单的专业化，密切相关的相互作用，涉及相对论电子经常发现在中子星磁层。相对论、量子、磁康普顿截面的论述充分地处理了电子自旋依赖性，因为这是描述中间态的有限衰变寿命的关键特征。该形式采用了磁狄拉克方程的Johnson和Lippmann（JL）波函数和Sokolov和Ternov（ST）电子本征函数。ST状态在形式上是正确的自洽处理自旋相关的影响，是如此重要的共振。相对紧凑的解析形式的截面，将证明有用的天体物理建模。
2014-08-09 astro-ph.HE
LAMP: a micro-satellite based soft X-ray polarimeter for astrophysics
轻型不对称和磁性探测器（LAMP）是一个专门用于天文学X射线偏振测量的微型卫星飞行任务概念，目前正在进行早期研究。它由分段抛物面多层反射镜组成，收集面积约为1300平方厘米，可反射和聚焦250 eV的X射线，这些X射线将被焦平面上的位置敏感探测器探测到。LAMP的主要目标包括恒星表面的热辐射和耀变体中相对论喷流产生的同步辐射。在预期的灵敏度下，它将使我们能够检测偏振，或者为大约10颗恒星和20颗耀变体设置严格的上限。除了测量这些物体的磁结构外，LAMP还将使我们能够发现裸夸克星（如果存在的话），其热发射预计是零偏振的，而来自中子星的热发射被认为是高度偏振的，这是由于等离子体极化和量子电动力学（QED）效应。在这里，我们提出了一个概述的任务概念，其科学目标和模拟观测结果。
2015-09-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Nonlinear Electromagnetic Waves in Magnetosphere of a Magnetar
计算了电磁波在磁星磁层中的传播。磁层被建模为QED真空和冷的，强磁化的等离子体。背景场和电磁波被非微扰地处理，并且可以是任意强的。这种技术对于研究传播波中的非线性效应特别有用。波通过这样的介质通常会形成冲击;另一方面，我们关注的是可能存在的波，没有演变的旅行。因此，为了研究非线性效应，我们做了一个行波分析，并数值研究了所得的波动方程。我们发现了一类解决方案，在一个均匀的等离子体，稳定对形成冲击，激发非正交分量表现出很强的非线性行为。这些波可能是近磁星和磁星能量传输过程的重要组成部分。
2010-11-10 astro-ph.HE hep-ph
The Effects of Superhigh Magnetic Fields on Equations of States of Neutron Stars
通过介绍狄拉克？函数，导出了适用于超强磁场的简并相对论电子压强Pe的一般公式，讨论了电子朗道能级的量子化，并考虑了量子电动力学（QED）对不同物质系统状态方程的影响.主要结论如下：磁场强度越强，电子压力越高;与普通射电脉冲星相比，由于总压各向异性，磁星可能是一颗更致密的扁球状变形中子星;由于磁场能量对恒星物态方程的正贡献，磁星的最大质量有望增加。由于这是一个具有开创性的工作，可能存在一些不确定性，因此，在今后的研究中应考虑进一步修改和完善我们的理论模型。
2015-11-13 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Quantum Plasma Creation near a Magnetar
本研究通过蒙特卡洛模拟，揭示磁星静止态硬X射线源于QED效应产生的电子对等离子体，并解释1E 2259+586观测特征，为理解磁星电路提供关键模型。
2025-01-23 astro-ph.HE
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
