索特—施温格效应的凝聚态类比

索特—施温格效应预言了由于准恒定强电场 $E_{\mathrm{strong}}$ 而从真空中产生电子—正电子对。通过添加一个较弱的时间 Sauter 脉冲 $E_{\mathrm{weak}}/\cosh^{2}(\omega t)$（其中 $\omega$ 高于某一阈值 $\omega_{\mathrm{crit}}$），可以在不破坏该机制类隧穿性质的情况下使对的产生产额呈指数增强。在这种所谓动力学辅助索特—施温格效应的原始形式中，$\omega_{\mathrm{crit}}$ 与 $E_{\mathrm{weak}}\ll E_{\mathrm{strong}}$ 无关。通过对 1+1 时空维度下 Riccati 方程的半经典解（围道积分），我们发现高斯形脉冲 $E_{\mathrm{weak}}\exp[-(\omega t)^{2}]$ 以类似方式辅助隧穿，但 $\omega_{\mathrm{crit}}$ 依赖于 $E_{\mathrm{weak}}$。这种对脉冲形状的显著敏感性源于复时间下矢量势的不同极点结构。我们还研究了由振荡 $E_{\mathrm{weak}}\cos(\omega t)$ 实现的动力学辅助，作为对撞激光束的模型，并发现了另一种依赖关系 $\omega_{\mathrm{crit}}(E_{\mathrm{weak}})$。施温格极限 $E_{\mathrm{crit}}^{\mathrm{QED}}\approx 10^{18}\,\mathrm{V/m}$ 的巨大性使得迄今为止对这一非微扰对产生机制的观测仍不可能。为了通过实验促进对该效应及其动力学辅助的更好理解，我们提出了直接带隙半导体中多体 Dirac 哈密顿量的一个类比。将非相对论 Bloch 电子哈密顿量限制在倒易空间中的价带和导带，它们对应于两个相对论性能量连续谱。类似模型此前已被考虑过——但主要针对恒定外场。[...]