通过四波耦合探测弹性光子-光子散射

根据量子电动力学理论，光子-光子散射可以通过交换虚电子-正电子对发生。实际上，该相互作用可以用麦克斯韦方程的非线性修正来表述，因此可以用经典非线性电动力学来处理。由于需要强电磁场才能产生可观测的效果，光子-光子散射尚未在实验中被观测到，但激光技术的近期改进增加了直接探测的可能性。对这一现象的验证将具有极大的科学价值，作为量子电动力学的确认。在本文中，我们调查了通过四波耦合直接探测弹性光子-光子散射的可能性，适用于当前和未来系统。我们展示了满足某些匹配条件的三束碰撞激光脉冲如何在第四共振方向产生散射辐射。该相互作用被建模，对于入射脉冲的优化配置，我们估计了散射光子的数量，既适用于 Rutherford Appleton Laboratory 的 Vulcan 激光，也适用于 DESY 计划中的 XFEL。使用 Vulcan 激光的实验被预测每 shot 产生 22 个散射光子，这一数量肯定是可探测的。XFEL 的实用性高度依赖于未来激光技术的发展，但合理的估计给出了每秒 30000 个散射光子的结果。