简并等离子体中光-物质相互作用的量子动理学理论

对光-物质相互作用的严格处理通常需要相互作用的量子场论。然而,大多数感兴趣的应用都使用经典或半经典模型来处理,这些模型仅在可以忽略量子场涨落时有效。这种近似在涉及大光强或简并物质的情况下会失效,因为此时额外的量子效应变得显著。在这项工作中,我们通过发展一个将光场和物质场平等对待的量子动理学框架来解决这些局限性,该框架自然地包含了线性和非线性相互作用。为了精确考虑光涨落,我们引入了一个光子分布函数,它与经典电磁场一起,能更好地描述光子流体。基于此形式体系,我们从第一性原理推导出动理学方程,这些方程恢复了经典电动力学的结果,同时揭示了经典理论中不存在的耦合。此外,通过在Hartree-Fock近似下处理库仑相互作用,我们通过一个广义的Fock势,在动理学和流体区域都精确地包含了费米子交换的作用。后者不仅对静电力提供了修正,也对等离子体速度场提供了修正,这些修正项在简并条件下变得显著。