如何在超临界库仑场中探测QED

在两个总电荷数大于临界值$Z_{\rm cr} \approx 173$的裸核的缓慢碰撞中，初始中性的真空可自发衰变为带电真空和两个正电子。对正电子自发发射的探测将是这一现象的直接证据。然而，自发发射通常被动力学正电子发射所掩盖，后者由碰撞核产生的强时变电场诱发。在我们最近的论文[I.A. Maltsev et al., Phys. Rev. Lett. 123, 113401 (2019)]中已表明，可通过测量给定一组核轨迹的对产生概率来观测自发对产生。在本文中，我们通过探索我们所关注过程的附加方面显著推进了该研究。我们计算了正电子能谱，并发现这些能谱可给出从亚临界到超临界 regime 转变的清晰特征。研究发现，聚焦于正电子谱中自发产生正电子可能贡献的能量区域部分，可得到向超临界模式转变的更强证据，使其在例如两个铀核的碰撞中非常显著。还考虑了将本研究扩展至裸核与中性原子碰撞的可能性。计算了在裸U核与中性U和Cm原子碰撞中形成的准分子最低能态中空穴的概率。该概率的相对较大值使得此类碰撞适于观测真空衰变。