强磁场下洛伦兹相互作用散射：相对论 regime 下的数值与解析行为

本文探讨了强磁场对相对论电子洛伦兹散射的影响。最近的研究使用的非相对论的磁场洛伦兹散射截面（用于共挑散射）或Klein-Nishina散射截面（用于非共挑散射），未能考虑强磁场（> 4×10^{12} G）的相对论量子效应。我们推导了一个针对相对论电子沿磁场方向运动情况的精确QED散射截面的简化表达式。为便于应用于天体物理模型，我们还 developed了用于微分散射截面和总极化相关散射截面的紧凑近似表达式，后者即使在软伽马暴重复体和异常X射线脉冲星附近 believed 存在的高场条件下，也能良好地代表精确的总QED散射截面。我们发现，强磁场显著降低了洛伦兹散射截面，当入射光子能量超过电子静止系中的m_ec^2时。散射截面对最终散射光子的极化状态高度依赖。若在较低于周期 fundamental 以下，主要产生的光子为垂直极化；在该共挑位置以上，对于亚临界场也出现类似情况。然而，一个有趣的发现是：对于超临界场，在周期 fundamental 以上，散射产生的光子倾向于呈现平行极化。这种特征是相对论和磁场效应，Thomson或Klein-Nishina极限中均不存在。