江淼 郑晓冉 林南省 李英骏

1) (中国矿业大学(北京)理学院,北京 100083)

2) (中国矿业大学(北京),深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083)

3) (首都师范大学,太赫兹光电子学教育部重点实验室,北京 100048)

在高频振荡的外场中,可通过多光子跃迁过程在真空中激发出正负电子对.本文运用计算量子场论的方法数值求解了狄拉克方程,通过观察产生粒子在能量上的分布,对外场宽度在正负粒子产生过程中的影响进行了分析.当场宽较大时,光子跃迁过程模式较为单一,主要在能量对称的区域发生,且单光子跃迁的概率远大于其他多光子过程;而当场宽较小时,双光子跃迁过程的概率大幅增加至和单光子过程同数量级,并且跃迁能量为外场频率整数倍的非对称跃迁都有可能发生.此外,在其他跃迁能量上激发出正负电子对也存在一定概率,粒子跃迁较宽场时呈现出更为复杂的模式.

1 引言

根据量子电动力学的理论可以预测,当外场达到一定强度时,真空将被激发出极化状态.1951 年,Schwinger[1]计算出了能够“击穿”真空的稳恒电场强度,这项开创性的工作吸引了许多学者的注意,从而开展对正负电子对产生过程的深入研究.对于一个空间均匀且不随时间变化的电场,产生真空极化的阈值为Ec=1.32×1016V/cm,相应的激光强度需要达到 1029W/cm2.在20 世纪80 年代初,实验上曾尝试用重离子对撞产生交叠的库仑场来激发出超临界电场,并检测到了正电子的产生[2,3].但是,这里产……