物理学与天体物理学中的电子-正电子对：从重原子核到黑洞

从物理学与天体物理学的相互作用中，我们近年来见证了一个由三个基本物理过程产生的理论、实验和观测结果的辉煌综合。它们最初由Dirac、Breit和Wheeler以及Sauter、Heisenberg、Euler和Schwinger提出。由Sauter、Heisenberg、Euler和Schwinger开创的强电磁场中的真空极化过程引入了临界电场的概念。四十多年来，在世界许多主要粒子加速器上通过重离子碰撞对其进行探索，但均未成功。今天的新情况是，在导致黑洞形成的引力坍缩过程中，可以在更大尺度上研究这些相同的过程，这些过程正通过伽马射线暴被观测到。本报告致力于描述这场正在进行的科学竞赛。在地面实验室中发展的理论和实验工作，与对源于宇宙学尺度的现象进行空间观测的理论解释相互对照。过去十年中变得清晰的是，所有上述三个过程，在广义相对论框架下适当扩展后，对于理解引力坍缩成黑洞的物理学是必要的。反之亦然，能够以空前规模观测这些过程相互作用的天然舞台，正是相对论天体物理学的领域。