高强度前沿的光子-光子散射:傍轴光束

我们的目标是研究高强度激光束提供的强宏观电磁场中量子真空非线性的光学特征。真空辐射方案非常适合此任务,因为它自然区分了作为驱动该效应的经典电磁场描述的入射激光束,以及编码量子真空非线性特征的辐射信号光子。利用 Heisenberg-Euler 有效作用量,我们的方法能够在全光学高强度激光实验可触及的参数区间内可靠地研究 QED 真空非线性的光子特征。为此,我们采用一种高效、灵活的数值算法,得以详细研究聚焦傍轴高强度激光脉冲碰撞中产生的信号光子。由于数值解的高精度,我们预测了信号光子的总数,并且能完全获取信号光子的特征,包括其能谱、传播方向与偏振。我们讨论了具有优异背景噪声比的实验装置,从而为量子真空非线性的实验验证提供了重要一步。