Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2025, выпуск 6 » Статья стр. 657
<<<>>>
Оптическая теорема и дихроизм вакуума в электромагнитном поле, рождающем пары
Российский научный фонд, Проведение инициативных исследований молодыми учеными, 23-72-01068
Александров И.А. 1,2, Чубуков Д.В. 3
1Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
3Университет ИТМО, Санкт-Петербург, Россия
Email: i.aleksandrov@spbu.ru, dmitrybeat@gmail.com
Поступила в редакцию: 8 мая 2025 г.
В окончательной редакции: 8 мая 2025 г.
Принята к печати: 12 мая 2025 г.
Выставление онлайн: 18 июля 2025 г.
PDF версия
Исследована связь процессов распада фотона на электрон-позитронную пару и излучения фотона из вакуума с рождением пары во внешнем элекромагнитном поле. Известно, что в том случае, когда внешнее поле не способно рождать частицы из вакуума в нулевом порядке по радиационному взаимодействию, вклад излучения также равен нулю, а вероятность распада фотона в соответствии с оптической теоремой можно связать с мнимой частью диаграммы Фейнмана второго порядка, содержащей фермионную петлю. В настоящей работе основное внимание уделено задаче с нестабильным вакуумом. Показано, что в этом случае утверждение оптической теоремы модифицируется, покольку к вероятности распада фотона нужно прибавлять уже ненулевую вероятность излучения с рождением пары. В рамках численного расчета обе эти вероятности получены непертурбативно по взаимодействию с внешним переменным электрическим полем для различных поляризаций фотона. Результаты вычисления мнимой части однопетлевой диаграммы оказались в полном согласии с оптической теоремой. При этом показано, что приближение локально постоянного поля неприменимо в области низких энергий фотона и может давать существенную ошибку в высокоэнергетической области. В работе также проведен анализ явления дихроизма вакуума, т. е. зависимости вышеописанных вкладов от поляризации фотона. Ключевые слова: квантовая электродинамика, сильные поля, нелинейные эффекты, дихроизм, поляризационный тензор, двулучепреломление.
  1. В.Б. Берестецкий, Е.М. Лифшиц, Л.П. Питаевский. Теоретическая физика. Т. IV. Квантовая электродинамика (Наука, М., 1989)
  2. Д.М. Гитман, Е.С. Фрадкин, Ш.М. Шварцман. Квантовая электродинамика с нестабильным вакуумом (Наука, М., 1991)
  3. В.И. Ритус. Труды ФИАН, 111, 5 (1979)
  4. A. Gonoskov, T.G. Blackburn, M. Marklund, S.S. Bulanov. Rev. Mod. Phys., 94, 045001 (2022). DOI: 10.1103/RevModPhys.94.045001
  5. A. Fedotov, A. Ilderton, F. Karbstein, B. King, D. Seipt, H. Taya, G. Torgrimsson. Phys. Rep., 1010, 1 (2023). DOI: 10.1016/j.physrep.2023.01.003
  6. С.В. Попруженко, А.М. Федотов. УФН, 193, 491 (2023). DOI: 10.3367/UFNr.2023.03.039335
  7. M. Lestinsky et al. Eur. Phys. J. Spec. Top., 225, 797 (2016). DOI: 10.1140/epjst/e2016-02643-6
  8. X. Ma et al. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B, 408, 169 (2017). DOI: 10.1016/j.nimb.2017.03.129
  9. G.M. Ter-Akopian, W. Greiner, I.N. Meshkov, Y.T. Oganessian, J. Reinhardt, G.V. Trubnikov. Int. J. Mod. Phys. E, 24, 1550016 (2015). DOI: 10.1142/S0218301315500160
  10. I.A. Aleksandrov, A. Di Piazza, G. Plunien, V.M. Shabaev. Phys. Rev. D, 105, 116005 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevD.105.116005
  11. S. Bragin, S. Meuren, C.H. Keitel, A. Di Piazza. Phys. Rev. Lett., 119, 250403 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevLett.119.250403
  12. И.А. Баталин, А.Е. Шабад. Препр. ФИАН, 166 (1968)
  13. Н.Б. Нарожный. ЖЭТФ, 55, 714 (1968)
  14. V.I. Ritus. Ann. Phys., 69, 555 (1972). DOI: 10.1016/0003-4916(72)90191-1
  15. S. Meuren, C.H. Keitel, A. Di Piazza. Phys. Rev. D, 88, 013007 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevD.88.013007
  16. R.S. Scorer. Q. J. Mech. Appl. Math., 3, 107 (1950). DOI: 10.1093/qjmam/3.1.107
  17. I.A. Aleksandrov, V.M. Shabaev. ЖЭТФ, 166, 182 (2024). DOI: 10.31857/S0044451024080042
  18. И.А. Александров, Д.В. Чубуков, А.Г. Ткачев, А.И. Клочай. Опт. и спектр., 132, 957 (2024). DOI: 10.61011/OS.2024.09.59194.7009-24
  19. J. Schwinger. Phys. Rev., 82, 664 (1951). DOI: 10.1103/PhysRev.82.664
  20. A. Di Piazza, K.Z. Hatsagortsyan, C.H. Keitel. Phys. Rev. D, 72, 085005 (2005). DOI: 10.1103/PhysRevD.72.085005
  21. A.M. Fedotov, N.B. Narozhny. Phys. Lett. A, 362, 1 (2007). DOI: 10.1016/j.physleta.2006.09.085
  22. F. Karbstein, R. Shaisultanov. Phys. Rev. D, 91, 113002 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevD.91.113002
  23. A. Otto, B. Kampfer. Phys. Rev. D, 95, 125007 (2017). DOI: 10.1103/PhysRevD.95.125007
  24. H. Gies, F. Karbstein, C. Kohlfurst. Phys. Rev. D, 97, 036022 (2018). DOI: 10.1103/PhysRevD.97.036022
  25. I.A. Aleksandrov, G. Plunien, V.M. Shabaev. Phys. Rev. D, 100, 116003 (2019). DOI: 10.1103/PhysRevD.100.116003
  26. I.A. Aleksandrov, A.D. Panferov, S.A. Smolyansky. Phys. Rev. A, 103, 053107 (2021). DOI: 10.1103/PhysRevA.103.053107
  27. J.S. Toll. Ph.D. thesis (Princeton Univ., 1952)
  28. R. Baier, P. Breitenlohner. Acta Phys. Austriaca, 25, 212 (1967)
  29. R. Baier, P. Breitenlohner. Nuovo Cimento B, 47, 117 (1967). DOI: 10.1007/BF02712312
  30. В.Н. Байер, А.И. Мильштейн, В.М. Страховенко. ЖЭТФ, 69, 1893 (1975)
  31. W. Becker, H. Mitter. J. Phys. A, 8, 1638 (1975). DOI: 10.1088/0305-4470/8/10/017
  32. Е.Б. Александров, А.А. Ансельм, А.Н. Москалев. ЖЭТФ, 89, 1181 (1985)
  33. A. Di Piazza, K.Z. Hatsagortsyan, C.H. Keitel. Phys. Rev. Lett., 97, 083603 (2006). DOI: 10.1103/PhysRevLett.97.083603
  34. T. Heinzl, B. Liesfeld, K. U. Amthor, H. Schwoerer, R. Sauerbrey, A. Wipf. Opt. Commun., 267, 318 (2006). DOI: 10.1016/j.optcom.2006.06.053
  35. F. Karbstein, H. Gies, M. Reuter, M. Zepf. Phys. Rev. D, 92, 071301(R) (2015). DOI: 10.1103/PhysRevD.92.071301
  36. H.-P. Schlenvoigt, T. Heinzl, U. Schramm, T. E. Cowan, R. Sauerbrey. Phys. Scr., 91, 023010 (2016). DOI: 10.1088/0031-8949/91/2/023010
  37. F. Karbstein, E.A. Mosman. Phys. Rev. D, 101, 113002 (2020). DOI: 10.1103/PhysRevD.101.113002
  38. F. Karbstein, D. Ullmann, E.A. Mosman, M. Zepf. Phys. Rev. Lett., 129, 061802 (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.061802
  39. N. Ahmadiniaz, T.E. Cowan, J. Grenzer, S. Franchino-Vinas, A. Laso Garcia, M. S vSmid, T. Toncian, M.A. Trejo, R. Schutzhold. Phys. Rev. D, 108, 076005 (2023). DOI: 10.1103/PhysRevD.108.076005

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme