《電子在緊聚焦強雷射場中非微擾量子電動力學特性研究》是依託華東師範大學，由王加祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：電子在緊聚焦強雷射場中非微擾量子電動力學特性研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王加祥
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
強場物理是目前國際前沿發展非常迅速的一個領域，其研究內容不但大大拓展了傳統的非線性光學、原子分子物理和電漿物理的研究範圍，而且已經延伸至核物理，甚至觸及到基本粒子物理和天體物理。其涉及的能量範圍也從eV量級一直跨越到PeV量級。強場物理的蓬勃發展還帶動了許多新學科的產生，比如強雷射場下的相對論非線性光學和非微擾相對論量子電動力學等等。我們的工作將側重在理論上深入探討真空中自由電子與緊聚焦強雷射場相互作用時所發生的非微擾量子電動力學特性, 比如場的非均勻性對非線性康普頓效應及光場和電子能量交換的影響、電子被強場雷射束捕獲和自由電子高次諧波產生的量子機制等等。由於目前國內外有關自由電子和強場相互作用的非微擾量子理論工作主要集中在均勻平面波場，因此對緊聚焦光場的研究除了將大大深化人們對非微擾量子電動力學的理解外，還為飛速發展的強場物理實驗開闢新的研究方向並提供相應的理論基礎。
結題摘要
本項目的主要任務基本完成，至今已經正式發表的有該項目標註的文章8篇，其中6篇SCI收錄，2篇EI收錄。通過本項目的實施，主要取得了以下幾個方面的成果。 （1）詳細研究了孤子型強雷射場中狄拉克方程的解。研究發現，在強雷射場中正負電子對的產生需要兩個閾值條件，一個就是我們熟知的雷射場場強必須大於10*29W/cm^2，而另一個是雷射場的脈衝長度和雷射中電場強度的乘積必須大於mec/e。（2）為了研究緊聚焦雷射場中的場強梯度效應對電子輻射譜的影響，我們利用有質動力勢模型來描述雷射場的梯度。通過QED微擾計算，我們發現，在電子垂直入射到雷射束上時，由於有質動力勢的作用，電子的光譜發生展寬，展寬的程度主要取決於雷射束的腰寬。中心頻率則保持為電子在平面波雷射場中的諧波頻率。（3）利用電子在穩態強雷射束上的非彈性散射，發現可以利用多條雷射束在一維、二維和三維空間捕獲高能電子。（4）對高能電子波包在強雷射場中的演化動力學作了詳細研究,除了驗證了波包的相對論壓縮外，對電子波包在三維空間的撕裂、破碎也展開了研究。目前這方面的工作還在繼續。（5）發現了在相對論修正下，高頻強場中的高價負離子會變得更加穩定。（6）對自由電子在強雷射場中的經典和半經典諧波輻射理論進行了詳細的對比研究。研究發現，在對頭碰撞中，兩種理論給出的諧波輻射功率角分布對高能電子的差異比較大。此外我們還發現，雷射的偏振也會對比較結果產生影響。最後我們還對經典阻尼效應與量子反衝效應對於輻射譜的影響進行了比較，計算結果表明在對頭碰撞中，量子反衝效應在雷射場強度較弱、電子能量較大時更為顯著，而經典阻尼效應則在雷射強度較大時更為明顯。（7）對雙原子核勢中電子的雷射輔助韌致輻射的干涉效應進行了研究。計算結果表明，當雷射波長與雙原子核間距可以比擬時，電子的輻射譜會出現明顯的干涉圖樣，並且干涉光譜的結構依賴於提供雙核勢的分子的取向及核間距。（8）為了從實驗上探測只有在高頻強場中才能穩定存在的高價負離子，我們利用經典理論初步對比了高頻強場綴飾下的H+，H以及H-上的散射軌跡以及散射截面。通過計算我們發現，對於H+及H-，在我們考慮的瞄準距離較大的情況下，對於某一確定的散射角而言，前者的微分散射截面要大於後者，並且兩者的差異可以通過增大場強，降低入射電子速度來進一步擴大。
