高度磁化真空中轴子物理的临界性与主导性

在恒定均匀磁场背景下，类轴子场引起的量子真空涨落可主导于电子-正电子场相关的涨落。考虑轴子-电动力学框架，确定了电磁场自能算符，精度达轴子-双光子耦合的二阶。该结果用于建立对光子传播特性及静态点电荷库仑势的修正。值得注意的是，在中子星磁层中，磁场俘获光子的效应（在 QED 中已知与伽马量子相关）在轴子电动力学中扩展至包含 X 射线光子，结果是来自表面的部分特殊偏振热辐射沿磁场被导引。此外，对于大于该理论临界尺度的场强，修正的库仑势在垂直于磁场的方向上于远小于轴子康普顿波长的距离处呈汤川型，而沿磁场方向在任何长度尺度下近似遵循库仑定律。我们发现，在无限大磁场下，量子电动力学中已克服的久悬问题——氢原子基态能量无下界——重新出现。然而，在轴子电动力学中该无界性被截断，因为该理论可处理的最大磁场受限于相关散射矩阵的单位性。