ELI-NP 上真空相互作用过程的强场 QED 方法

位于罗马尼亚布加勒斯特-默古雷莱（Bucharest-Magurele）的高功率激光装置 Extreme Light Infrastructure - Nuclear Physics（ELI-NP）的启用，使得对强场量子电动力学（SF-QED）中非线性相互作用的深入研究成为可能。本文分析了可在 ELI-NP 上研究的 SF-QED 过程。开展此类实验将能回答许多基本的 QED 问题。在简要回顾首次证实高能电子与激光束光子存在非线性 QED 相互作用的 E-144 SLAC 实验后，我们给出了可在 ELI-NP 多光子 regime 下研究的基本 QED 过程，以及用于与电子进行 QED 相互作用的激光束特征参数。为在 ELI-NP 上准备实验，有必要同时分析相互作用的运动学与时动力学。因此，我们首先回顾了线性 QED 过程的运动学，随后给出相应的费曼图。对于非线性、非微扰的多光子 QED 相互作用，费曼图技术必须从线性过程适配到非线性过程。这是通过切换到由 Dirac-Volkov 修饰态描述的量子场，即强电磁（EM）场中粒子的量子场来实现的。由此可计算物理过程的振幅，并最终确定这些过程的截面。考虑到 ELI-NP 装置在 QED 真空电子-正电子对及高能伽马射线对产生方面的特征，可研究强激光场中多光子相互作用的 SF-QED 过程。最后，我们介绍了其他研究中心一些处于不同实施阶段的类似实验项目。