强平面波场中电子-正电子湮灭为双光子过程

借助光锥量子化并精确考虑任意形状强经典平面波的影响，解析研究了其在场中电子-正电子湮灭为两个光子的过程。我们给出了平面波背景场中二阶 2-to-2 散射过程的一般描述，指出必须考虑碰撞粒子的局域化并通过波包实现这一点。我们定义了背景场中的局域截面，它推广了真空截面，虽非直接可观测量，但可在不依赖入射波包形状的情况下比较平面波与真空中的结果。在湮灭过程中识别出两种可能的级联或两步通道，并找到了通过“虚度”积分表示两步与一步贡献的替代方法。最后，在计算电子-正电子场与量子化光子场耦合的领头阶下，忽略由两个末态光子交换引起的两个领头阶图的干涉，我们计算了总局域截面并以较为紧凑的形式表达。与背景场中由单粒子引发的过程不同，双光子对湮灭实际上在真空中也会发生。我们的结果自然嵌入了真空部分，并在激光场消失时退化为文献中已知的真空表达式。