脉冲星极冠上的极化 QED 级联

人们广泛认可，通过真空隙中的量子电动力学（QED）级联在脉冲星磁层内形成 $e^\pm$ 等离子体。本文旨在研究脉冲星极冠上发生 QED 级联期间光子极化的影响。我们采用了一种基于蒙特卡洛的 QED 算法，该算法在单粒子和粒子网格（PIC）模拟中准确考虑了光子发射和对产生过程中的自旋和极化效应。我们的研究揭示了曲率辐射（CR）和同步辐射（SR）光子极化的独特性质。CR 光子表现出平行于弯曲磁力线平面的高线极化，而 SR 光子平均表现出弱极化。随着 QED 级联的进行，SR 光子逐渐主导 CR 光子，从而降低了光子的平均极化度。此外，我们的研究强调了一个有趣的观察结果：与在激光 - 等离子体相互作用中观察到的抑制作用相反，CR 光子的极化使 $e^\pm$ 对产生增强了约 5%。我们在共转参考系中的自洽 QED PIC 模拟重现了从单粒子模拟中获得的基本结果。