强场量子电动力学中自然非局域性：自旋与极化解析概率

自旋和极化是精密粒子物理测试以及解释天体辐射和超强激光-物质实验中辐射的核心问题。因此，预测建模不仅需要能谱，还需要角动量、自旋和极化解析的粒子分布。本文表明，当前强场量子电动力学(QED)模型的一个关键假设——即辐射可以被视为从局部微分速率中抽取的瞬时随机事件——一旦考虑辐射角、电子自旋和/或光子极化解析，就会失效。也就是说，最终的全微分分布可能与真实结果有显著偏差，甚至会产生取负值的概率。物理原因很简单：光子辐射概率是在电子轨迹的一个有限长度内累积的，即形成区，在此期间电子方向会因定义辐射锥角的微小角度而发生变化。因此，我们对该形成区进行解析积分，以获得物理上一致的电子自旋和光子极化模型，其实现方式与现有的蒙特卡罗和粒子-in-cell(PIC)工作流程兼容。对GeV级电子-激光碰撞以及脉冲星样磁场中的辐射的仿真结果显示，自旋和极化模式甚至在定性上都不同于当前最先进的局部模型。特别是，我们的新模型预测在角度依赖下存在显著的圆形光子极化，而标准方法则没有，而且在反弹电子中存在显著的极化转向偏置，这在当前预测中并不存在。这一发现直接影响即将到来的强场 QED实验以及对极端天体环境中偏振辐射的解释。