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中科院上海光機所量子輻射反作用理論研究獲進展

作者:宋檢 時間:2022-12-13 來源:互聯網

中科院上海光學精密機械研究所強場激光物理國家重點實驗室研究團隊發現,超強激光和高能電子束的碰撞可甄別電子動力學的經典和量子電動力學(QED)行為邊界,為理解*端強場下光與物質相互作用的基本規律提供了重要途徑。相關成果近日發表于《通訊—物理學》。

帶電粒子的運動及其輻射是*古老的電磁學問題之一。近來的研究表明,在輻射主導情形下,經典圖像也許不再適用。當單個輻射光子的能量可以與電子本身的能量相比擬時,輻射將從連續變得離散,而且體現出很強的隨機效應,準確的描述須依賴強場QED理論。從洛侖茲力、經典LL方程到強場QED理論,如何辨別超強光場電子動力學的正確描述方法,是理解百拍瓦級激光與物質相互作用的基礎與前提。

為此,上海光機所研究團隊深入研究了10-100拍瓦的激光與能量為數百MeV的電子束的橫向碰撞過程,發現電子的透射、反射行為在不同的理論框架下體現出迥異的特性:不考慮輻射反作用力時高能電子將直接穿過激光束,經典的LL方程則預言電子能量消耗殆盡以致全部被散射。QED圖像介于兩者之間,部分電子透射而部分被散射,這正是離散、隨機的量子特性的深刻反映。

同時,研究者進一步提出測量散射電子數量和角分布的方法,以揭示不同的參數范圍下電子動力學究竟由何種理論描述。該項研究預示在未來的10-100拍瓦激光裝置上,人們將有機會觀察到*端強場下高能自由電子的量子力學行為。

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