强激光诱导的自持QED级联的增长速率

曾有建议[A. R. Bell & J. G. Kirk, PRL 101, 200403 (2008)]认为，在实验室中可以通过强激光场产生的驻波触发电子-正电子对的雪崩。本文给出了长期悬而未决的雪崩增长速率计算问题的一个通用解。我们提供了一个简单公式，该公式考虑了由于对和光子从高产区域迁移而导致的增长速率阻尼。我们将模型应用于多种三维场构型，包括聚焦激光束，并表明：i) 可以预测能够产生雪崩的整个强度范围内的粒子产额；ii) 识别出由于迁移导致的临界强度阈值；iii) 在更高强度下迁移效应可忽略，局部增长速率占主导。与蒙特卡罗和自洽PIC模拟的结果显示出极好的一致性。增长速率的计算使我们能够预测何时丰富的对产生会因等离子体集体效应和屏蔽而对产生场产生反作用。我们的模型可用于研究实际场中电子-正电子对雪崩的产生，以规划未来在超强激光设施上的实验。