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超强激光和高能电子束碰撞助力量子辐射反作用理论新进展|汇龙娱乐登录
2020-10-24 [23606]

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汇龙娱乐登录_中国科学院上海光学精细力学研究所强场激光物理国家重点实验室的研究团队发现,超强激光和高能电子束的撞击可以屏蔽电子动力学的经典边界和量子电动力学(QED)的不道德边界,为解释超强场下光与物质相互作用的基本规律提供了重要途径。相关成果发表在【通信物理2,66 (2019)】。带电粒子的运动及其电磁辐射是最古老的电磁问题之一。

当高能电子的速度发生变化时,会产生电磁辐射,同时会受到电磁辐射的反作用力。在弱场中,电磁辐射的反作用力一般可以忽略,相对论电子的不道德性是洛伦兹力所要求的。当激光强度达到一定阈值时,电子动力学中必须考虑电磁辐射反作用力的影响。在一定的近似下,Landau和Lifshitz得到了描述电磁辐射反作用力的经典表达式(LL方程)。

最近的研究指出,在电磁辐射占主导地位的情况下,经典图像可能仍然受到限制。当电磁辐射的单个光子的能量可以与电子本身的能量相比时,电磁辐射会从倒数上呈现线性,反映出很强的随机效应。

准确描述取决于强场QED理论。从洛伦兹力、经典LL方程到强场的QED理论,如何区分极强光场的电子动力学的精确描述方法,是解读数百个薄膜中瓦级激光与物质相互作用的基础和前提。上海光学与力学研究所的团队深入研究了能量为几百兆电子伏的10-100薄膜瓦和电子束对激光的纵向撞击过程,发现电子和不道德光的入射在不同的理论框架下反映了不同的特性:高能电子将不得不通过激光束而不考虑电磁辐射的反作用力,而经典的LL方程满足了电子的能量消耗只剩下从而全部被衍射。

QED图像介于两者之间,有的电子入射,有的衍射,是线性和随机量子特性的深刻印象。在此基础上,研究人员进一步提出了一种测量衍射电子数量和角度分布的方法,以此来说明在不同的参数范围下用什么样的理论来描述电子动力学。这项研究未来将伴随着10-100薄膜瓦激光装置,人们将有机会仔细观察高能自由电子在极强场中的量子力学不道德性。

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所涉及的工作遭到了科技部、国家自然科学基金、中科院乙级试点、青年千人计划的反对。(一)激光与电子束纵向碰撞示意图。

(b)轻电子的角分布。(c)电子反射率。:汇龙娱乐登录。

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